JP3950203B2 - Glass with high specific modulus - Google Patents

Description

但し、ａは円板の外円径、ｈは基板の厚み、Eは円板材料のヤング率である。静止状態においては、円板に加わる力は重力のみであり、たわみＷは、円板材料の比重をｄとすると、以下の式で表される。
【０００９】
【式２】

ここでＧは円板材料の比弾性率（＝ヤング率／比重）である。
一方、円板の回転状態においては、重力成分は遠心力成分をバランスして無視できると考えた場合、円板に加わる力は回転に基づく風圧としてよい。風圧は円板回転速度の関数であり、一般的にその２乗に比例すると言われている。従って、円板が高速回転するときのたわみＷは、以下の式で表される。
【００１０】
【式３】

従って、高速回転化基板のたわみを押さえるためにはヤング率Ｅの高い基板材料が必要となる。本発明者らの計算によると2.5インチ基板の厚みを0.635mmから0.43mmに、3.5インチ基板の厚みを0.8mmから0.635mmに薄くすると、従来の材料より比弾性率が大きい基板材料が必要とされる。また、3.5インチハイエンド基板の回転速度を現在の7200rpmから将来の10000rpmに高速化すれば、70Gpa程度のヤング率をもつアルミ基板で対応できなくなり、より高いヤング率を有する新しい基板材料が必要となる。基板材料の比弾性率またはヤング率が高ければ高いほど基板の剛性度が高くなるだけでなく、基板の耐衝撃性も強度もともに大きくなるので、高い比弾性率及び大きなヤング率を持つガラス材料がＨＤＤの市場から強く要求されている。
【００１１】
また、高記録密度化のため、比弾性率やヤング率以外にも磁気記録媒体用ガラス基板に要求される物性がある。１つは高い耐熱性であり、１つは高い表面平滑性である。磁気記録媒体の記録密度を高めるために、磁性層（磁気記録層）の保磁力等の磁気特性を高める必要がある。磁性層の保磁力は、使用する磁性材料によっても変化するが、同一の材料であっても、熱処理をすることでも高めることができる。そのため、新たな磁性材料の開発とは別に、現有の材料を用いてより高い保磁力を得る目的で、基板上に形成した磁性層をより高い温度で熱処理することが望まれる。また、磁気ヘッドを低浮上化させることにより高記録密度化が可能である。そのため、今後、磁気ヘッドの低浮上化がさらに進められる。磁気ヘッドの低浮上化を可能にするためには、ディスク表面の平滑性が高いことが必要となるが、そのためには、基板の表面平滑性が必要である。
【００１２】
しかしながら、先行技術１に開示されている化学強化ガラスは、ガラス転移点が５００℃前後である。それに対して、磁性層の保磁力等の磁気特性の向上のためには、５００℃より、さらに高い温度での熱処理が有効である。従って、先行技術１に記載の化学強化ガラスではガラス自体の耐熱性が不十分である。また、化学強化ガラスは、一般にガラスの表面にアルカリ金属イオンのイオン交換層を設けたものである。ところが、化学強化ガラスの表面に磁性層を形成し、熱処理を施すと、イオン交換層中のイオンが磁性層に移動して悪い影響を与えるという問題もある。アルカリ金属イオンの磁性層への移動は温度が高くなる程活発になる。このようなアルカリ金属イオンの移動を抑制するためには、さらに低い温度での熱処理が好ましい。化学強化ガラス基板を用いて、高い温度での熱処理による磁気特性の向上は難しく、高保磁力を有する磁気記録媒体を得ることが困難である。
上記化学強化ガラスは、比弾性率が約30×10⁶Nm/kg程度であり、ヤング率は約８０ＧＰａ程度で、剛性度も低いので、3.5インチのハイエンドディスク基板や薄型化ディスク基板に対応できないという欠点がある。また、化学強化ガラス基板は、表裏両面に応力層が形成されているが、この応力層が均一かつ同等の応力を与えられていないと反りを生じ、磁気ヘッドの低浮上化と高速回転化に対応することは難しい。
【００１３】
先行技術２や３に開示されているような従来の結晶化ガラスは、転移を起こさないために耐熱性は優れている。しかし、磁気記録媒体用ガラス基板は、高記録密度になればそれだけ、表面の平滑性が要求される。これは、磁気記録媒体の高密度記録化のために磁気ヘッドの低浮上化が必要だからである。しかるに、結晶化ガラスは、多数の微細粒子を含有することから、表面粗さ（Ra）を１０オングストローム以下の基板を得ることは困難である。その結果、表面の平坦性が乏しく、磁気ディスクの表面形状が悪化する。また、磁気ヘッドの磁気ディスクへの吸着を防止する目的で、例えば基板上に形成する凹凸制御層を形成等を行う。しかし、結晶化ガラスを用いた基板では、凹凸制御層の表面モホロジーの制御が困難であるという問題もある。
【００１４】
先行技術４に記載の無アルカリガラスは、最高で７３０℃と高い転移温度を有するものである。しかし、ガラスの比弾性率は27〜34×10⁶Nm/kg程度であり、ヤング率も７０〜９０ＧＰａ程度であるので、磁気ディスク基板の薄型化にとても対応できない。
【００１５】
尚、耐熱性が優れた基板としては、例えば特開平３―２７３５２５号公報（以下先行技術５という）に開示されているような磁気記録媒体用のカーボン基板がある。しかしカーボン基板は、比弾性率が15〜19×10⁶Nm/kg程度と低く、ガラスよりも機械的強度が劣り、磁気ディスクの小型化が進むにあたり要求されている基板の薄板化に対応することが困難である。また、カーボン基板は表面欠陥が多く、高記録密度化が困難である。
【００１６】
このように、現在のところ、高い比弾性率又はヤング率を持ち、高い耐熱性及び優れた表面平滑性（表面粗さ＜５オングストローム）を有し、かつ安価に大量製造できる酸化物ガラスは市場ではまだ見当たらない。これまで市販の高ヤング率酸化物ガラスとしてよく知られているSiO₂-Al₂O₃-MgO系ガラスでもヤング率は、せいぜい８０−９０Ｇｐａ程度である。従って、本発明者らは36×10⁶Nm/kg以上の比弾性率Ｇを有し、または110Gpa以上のヤング率をもつガラス材料の提供を目的とし、本発明者ら自ら提案した理論計算に基づいて新規ガラス組成の設計を行い、種々の試験研究を重ねた。その結果、Al₂O₃、Y₂O₃、MgO、TiO₂、希土類金属酸化物などのガラスのヤング率の向上に大きく寄与する成分を多量に導入することによって今までにない高いヤング率をもち、優れた表面平滑性、高い耐熱性を有し、かつ安価に大量生産できるガラスを見い出して本発明を完成した。
【００１７】
即ち、本発明は、将来の情報記録媒体用基板の小型化、薄型化、高記録密度化に伴って必要となる高強度及び高耐衝撃性、高比弾性率、高耐熱性、高表面平滑性を満たす新たなガラス材料を提供することを目的とする。
より具体的には、本発明の目的は、比弾性率が36×10⁶Nm/kg以上であり、ガラス転移温度が700 ℃以上であり、かつ微結晶粒子を含まず高い表面平滑性（表面粗さRaが９オングストローム以下）を示すガラス基板を提供することにある。
さらに本発明の目的は、ヤング率が１１０ＧＰａ以上であり、かつ微結晶粒子を含まず高い表面平滑性（表面粗さRaが９オングストローム以下）を示すガラス基板を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、以下のとおりである。
[請求項１] ガラスを構成する酸化物として、モル％で表示して、SiO₂: 25-52％、Al₂O₃: 5-35％、MgO: 15-45％、Y₂O₃: 0-17％、TiO₂: 0-25％、ZrO₂: 0-8％、CaO: 1-30 ％、但し、Y₂O₃ + TiO₂ + ZrO₂ + CaO: 5-30％、B₂O₃+P₂O₅: 0-5％である組成を有し、かつ比弾性率が36×10⁶Ｎｍ／kg以上であり、かつ磁気ディスクの基板用であることを特徴とするガラス。
[請求項２] As₂O₃ + Sb₂O₃: 0-3％、及びZnO + SrO + NiO + CoO + FeO + CuO + Cr₂O₃ + Fe₂O₃ + B₂O₃ + P₂O₅ + V₂O₅: 0-5 ％をさらに含有する請求項１に記載のガラス。
[請求項３] ガラスを構成する酸化物として、モル％で表示して、SiO₂: 25-50 ％、Al₂O₃: 10-37％、MgO: 5-40 ％、TiO₂: 1-25％である組成を有し、比弾性率が36×10⁶Ｎｍ／kg以上であり、かつ磁気ディスクの基板用であることを特徴とするガラス。
[請求項４] Y₂O₃: 0-17％、ZrO₂: 0-8 ％、CaO: 0-25 ％、As₂O₃ + Sb₂O₃: 0-3％、及びZnO + SrO + NiO + CoO + FeO + CuO + Fe₂O₃ + Cr₂O₃ + B₂O₃ + P₂O₅ + V₂O₅: 0-5 ％をさらに含む請求項３に記載のガラス。
[請求項５] ガラスを構成する酸化物として、モル％で表示して、SiO₂: 25-50 ％、Al₂O₃: 20-40％、CaO: 8-30 ％、Y₂O₃: 2-15％である組成を有し、比弾性率が36×10⁶Ｎｍ／kg以上であり、かつ磁気ディスクの基板用であることを特徴とするガラス。
[請求項６] MgO: 0-20 ％、TiO₂: 0-25％、Li₂O: 0-12％、As₂O₃ + Sb₂O₃: 0-3％、及びZnO + SrO + NiO + CoO + FeO + CuO + Fe₂O₃ + Cr₂O₃ + B₂O₃ + P₂O₅ + V₂O₅: 0-5 ％をさらに含む請求項５に記載のガラス。
[請求項７] ヤング率が１１０ＧＰａ以上である請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス。
[請求項８] 転移点温度が７００℃より高い請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス。
[請求項９] 請求項１〜８のいずれか１項に記載のガラスからなる磁気ディスク用ガラス基板。
[請求項１０] 請求項９に記載のガラス基板上に、少なくとも磁性層を有することを特徴とする磁気ディスク。
【００１９】
【発明の実施の態様】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明において、ガラスとは、実質的に結晶粒子を含まないガラスであり、結晶粒子を少なくとも20％以上含む結晶化ガラスやガラスセラミックスと呼ばれるものは含まない。
【００２０】
請求項１〜３に記載のガラス
本発明の請求項１に記載のガラスは、比弾性率Ｇが36×10⁶Nm/kg以上であることを特徴とする基板用ガラスである。
比弾性率Ｇが36×10⁶Nm/kg未満では基板とした場合にたわみが大きくなり、例えば、次世代の磁気記録媒体ディスクに要求される厚さ0.43mm又はそれ以下の基板としたときに、最大たわみが1.4 μm より大きくなる。その結果、ヘッドの浮上安定性が得られず、記録再生を安定して行うことができないという問題を生じる。さらに、最大たわみが1.25μm 以下の基板を得るため、比弾性率Ｇが37×10⁶Nm/kg以上のガラスが好ましい。また、薄型化が進み、厚さが0.381mm 又はそれ以下の基板とした場合でも、最大たわみを1.4 μm 以下に抑えられる基板が得られるという観点から、比弾性率が42×10⁶Nm/kg以上であるガラスがさらに好ましい。尚、比弾性率は高ければ高い程好ましいが、実用的には、約45×10⁶Nm/kg以下である。
【００２１】
請求項２に記載のガラスは、比弾性率Ｇが36×10⁶Nm/kg以上であることに加えて、表面粗さ(Ra)を９オングストローム以下とすることができるガラスである。より高い表面平滑性により、磁気ディスクの高密度化のためのヘッドの低浮上化が可能となり、表面粗さ(Ra)を９オングストローム以下とすることで、従来のものより低浮上化が可能となる。磁気ディスクをさらに高密度化するには、表面粗さ(Ra)を６オングストローム以下とすることができるガラスであることが好ましい。
請求項３のガラスは、比弾性率Ｇが36×10⁶Nm/kg以上であること、及び／又は表面粗さ(Ra)を９オングストローム以下とすることに加えて、転移点温度が７００℃より高いガラスである。転移点温度が７００℃より高いことで、たわみの低減化に加えて、従来の基板より高い耐熱性を有する基板を提供することができ、保磁力等の磁気特性が向上した磁気ディスクを提供することができる。
【００２２】
請求項１〜３に記載の特性を有するガラスの具体例として、請求項４〜９に記載のガラスを挙げることができる。これらのガラスは、請求項１〜３に記載の特性を満足すべく、イオン半径が小さく、化学結合力が強く、かつガラス構造における充填密度が高い陽イオンからなる酸化物ガラスを用いた構成となっている。
【００２３】
請求項４及び５に記載のガラス
請求項４に記載のガラス組成は、主に比弾性率を大きくするために構成された組成であり、比弾性率Ｇが36×10⁶Nm/kg以上である。比弾性率Ｇが36×10⁶Nm/kg以上であることで、たわみの小さい基板を得ることができる。例えば、次世代の磁気記録媒体ディスクに要求される厚さ0.43mm又はそれ以下の基板としたときにでも、最大たわみが1.4 μm より小さい基板を得ることができる。その結果、ヘッドの浮上安定性に優れ、記録再生を安定して行うことができる。さらに、最大たわみが1.25μm 以下の基板を得るため、比弾性率Ｇが37×10⁶Nm/kg以上であることが好ましい。また、薄型化が進み、厚さが0.381mm 又はそれ以下の基板とした場合でも、最大たわみを1.4 μm 以下に抑えられる基板が得られるという観点から、比弾性率が42×10⁶Nm/kg以上であるガラスがさらに好ましい。尚、比弾性率は高ければ高い程好ましいが、実用的には、約45×10⁶Nm/kg以下である。
【００２４】
さらに、請求項４及び５に記載のガラスは、表面粗さ(Ra)を９オングストローム以下とすることができる。より高い表面平滑性により、磁気ディスクの高密度化のためのヘッドの低浮上化が可能となり、表面粗さ(Ra)を９オングストローム以下とすることで、従来のものより低浮上化が可能となる。磁気ディスクをさらに高密度化するには、表面粗さ(Ra)を６オングストローム以下とすることが好ましい。
また、請求項４及び５のガラスは、転移点温度が７００℃より高いガラスである。転移点温度が７００℃より高いことで、たわみの低減化に加えて、従来の基板より高い耐熱性を有する基板を提供することができ、保磁力等の磁気特性が向上した磁気ディスクを提供することができる。
【００２５】
SiO₂はガラスの網目構造形成酸化物として働き、ガラス構造の安定化即ち失透に対する結晶化安定性を増す成分である。またSiO₂はAl₂O₃ などの中間酸化物とを組み合わせることによってガラスの強度、剛性度などの磁気記録媒体用基板に必要となる機械的物性を高めることができ、ガラスの耐熱性を向上させることもできる。しかし、ガラスの主成分として５２％より多くのSiO₂を導入した酸化物ガラスは、36×10⁶ Nm/kg を超える比弾性率をほとんど示さないので、SiO₂の含有量は５２以下であることが適当である。一方、SiO₂の含有量が２５％未満では、ガラスの結晶化安定性が相当悪化し、量産化できるほどの安定なガラスが造れない。そこで、SiO₂の下限は２５％である。そこで、SiO₂の含有量は、２５〜５２％の範囲、好ましくは３０〜５０％の範囲であることが適当である。
【００２６】
Al₂O₃ はガラスに高耐熱性と高耐久性を寄与する成分としても、SiO₂と共にガラス構造の安定化及びその剛性度を高める成分としても非常に重要である。特にAl₂O₃ をSiO₂と置換してガラスに導入する場合、Al₂O₃ はガラスの骨格に入り込み骨格形成成分としてガラスのヤング率や耐熱性を増大する効果が大きい。即ち、Al₂O₃ はガラスのヤング率を高めるためにも耐熱性を向上させるためにも欠かせない成分である。しかし、Al₂O₃ の含有量が５％より少ないとガラスのヤング率を十分に向上させることができない。また、Al₂O₃ の含有量が3５％を超えると、ガラスの比弾性率の向上に寄与する成分であるMgO を多く導入することができなくなり、ガラスの高温溶融性も悪化する。そこで、Al₂O₃ の含有量は５〜３５％の範囲、好ましくは７〜３２％の範囲であることが適当である。
【００２７】
MgO はガラスの剛性及び強度を向上させ、高温溶解性を改善するために導入される成分である。また、ガラスの結晶化安定性の向上やガラス均質性の改善にも寄与する。特にAl₂O₃ の含有量が２０％より少ない場合、ガラスの高比弾性率を維持するために多くのMgO を導入することが好ましい。しかし、MgO の含有量が４５％を超えると、量産化できるほどの結晶化安定性をもつガラスが造れない。また、MgO の含有量を１5％より少なくするとガラスのヤング率が低下してしまう傾向がある。そこで、MgO の含有量は１５〜４５％の範囲、好ましくは２２〜４０％の範囲にすることが適当である。
【００２８】
Y₂O₃はガラスの結晶化安定性を高め、耐久性及び高温溶融性を改善するために添加される成分である。特に少量のY₂O₃の導入はガラス比弾性率の向上及びガラス均質性の改善に非常に寄与する。しかし、Y₂O₃をあまりにも多く添加するとガラスのヤング率が大きくなるが、比重も急激に増加するので、逆にガラスの比弾性率を低下させる傾向がある。そこで、Y₂O₃の含有量は１７％以下、好ましくは１５％以下とすることが適当である。尚、Y₂O₃の明らかな添加効果を得るためには、Y₂O₃の含有量を０．５％以上とすることが好ましい。
【００２９】
TiO₂はガラス骨格形成成分としても修飾成分としても働き、ガラスの高温粘性を低め溶融性を改善し、構造の安定化及びその耐久性を増す。また、TiO₂は成分としてガラスに導入すると、ガラスの比重はあまり増加しないのに対し、ガラスのヤング率は大きく向上できる。特に、MgO やAl₂O₃ を多く導入するガラスに対しては、TiO₂はガラスの高温溶解性及び結晶化安定性を向上させ、MgO とAl₂O₃ などの酸化物との組み合わせによってガラスの比弾性率を高めることが大いに期待できる。但し、TiO₂を多く導入し過ぎると、ガラスの分相傾向が強まり、かえってガラスの結晶化安定性及びその均質性を悪化させる傾向がある。そこで、TiO₂の含有量は、２５％以下、好ましくは２０％以下とすることが適当である。尚、TiO₂の明らかな添加効果を得るためには、TiO₂の含有量を１％以上とすることが好ましい。
【００３０】
CaO はMgO と共にガラスの剛性及び強度を向上させ、高温溶解性を改善するために導入される成分である。また、CaO は、MgO と同様に、ガラスの結晶化安定性の向上やガラス均質性の改善にも寄与する。前述のように、Al₂O₃ の含有量が２０％より少ない場合、ガラスの高比弾性率を維持するために多くのMgO を導入することが好ましく、この場合のCaO は主にガラスの高温溶融性、結晶化安定性を改善するために導入される成分となる。しかし、CaO の含有量が３０％を超えると量産化できるほどの結晶化安定性をもつガラスが造れない。そこで、CaO の含有量は３０％以下、好ましくは２７％以下とすることが適当である。尚、CaO の明らかな添加効果を得るためには、CaO の含有量を２％以上とすることが好ましい。
【００３１】
ZrO₂は主にガラスの耐久性及び剛性を高めるために添加される成分である。少量のZrO₂を添加する場合はガラス耐熱性を向上させる効果があり、ガラスの失透に対する結晶化安定性も向上する。しかし、ZrO₂が８％を超えるとガラスの高温溶解性が著しく悪化し、ガラスの表面平滑性も悪くなり、比重も増加する。そこで、ZrO₂の含有量は８％以下、好ましくは６％以下とすることが適当である。尚、ZrO₂の明らかな添加効果を得るためには、ZrO₂の含有量を０．５％以上とすることが好ましい。
【００３２】
尚、Y₂O₃+TiO₂+ZrO₂+CaOは１〜30％の範囲であることが適当である。これらの成分は、ガラスのヤング率の向上及び結晶化安定性の向上に寄与する成分である。これらの成分の合計が１％未満では、ガラスのヤング率が低くなる傾向があり、かつガラスの結晶化安定性も低下する傾向がある。一方、これらの成分は、いずれもガラスの比重を増加させるものであり、多量に導入しすぎるとガラスの比弾性率が小さくなってしまう。そこで、Y₂O₃+TiO₂+ZrO₂+CaOの含有量は、１〜30％の範囲、好ましくは5.5 〜27％の範囲であることが適当である。
【００３３】
P₂O₅及びB₂O₃はいずれもガラスの高温溶解性を調整するために添加される成分である。例えば、少量のP₂O₅又はB₂O₃をガラスに導入するとガラスの比弾性率が大きな変化がないのに対し、ガラスの高温粘性がかなり低くなるのでガラスの溶解を容易にする効果が大きい。B₂O₃+P₂O₅の合計は、ガラスの溶解性の改善とガラスの結晶化安定性及び物理的特性の調整という観点から、5 ％以下、好ましくは３．５％以下であることが適当である。尚、B₂O₃及びP₂O₅の明らかな添加効果を得るためには、その合計含有量を０．５％以上とすることが好ましい。
【００３４】
As₂O₃ とSb₂O₃ はガラスの均質化を図るために脱泡剤として添加させる成分である。各ガラスの高温粘性に応じて適量量のAs₂O₃ やSb₂O₃ 或いはAs₂O₃ ＋Sb₂O₃ をガラスに添加するとより均質なガラスが得られる。しかし、脱泡剤の添加量を多すぎると、ガラスの比重が上昇して比弾性率を低下させる傾向があり、また溶解用白金るつぼと反応してるつぼにダメージを与える傾向もある。そこで、その添加量は３％以下、好ましくは２％以下とすることが適当である。尚、これら脱泡剤の明らかな添加効果を得るためには、その含有量を０．２％以上とすることが好ましい。
【００３５】
さらに、V₂O₅、Cr₂O₃ 、ZnO 、SrO 、NiO 、CoO 、Fe₂O₃ 、CuO 等その他の成分はいずれもガラスの高温溶解性や物理的な物性を調整するときに添加される成分である。例えば、少量のV₂O₅、Cr₂O₃ 、CuO 、CoO などの着色剤をガラスに添加すると、ガラスに赤外線吸収特性を持たせ、加熱ランプ照射による磁性膜の加熱処理を効果的に行うことができる。ZnO+SrO+NiO+CoO+FeO+CuO+Fe₂O₃+ Cr₂O₃+B₂O₃+P₂O₅+V₂O₅の合計は、ガラスの溶解性の改善とガラスの結晶化安定性及び物理的特性の調整という観点から、5 ％以下、好ましくは４％以下であることが適当である。
【００３６】
以上の成分の他に原料中の不純物、例えばFe₂O₃ など及びガラスの清澄剤となるCl、F、SO₃ 等はそれぞれ１％までなら含有しても、本発明のガラスの目的とする物性を実質的に損なうことはない。
尚、このガラスは実質的にアルカリ成分を含まない無アルカリガラスであるため、このガラスからなる基板上に薄膜を形成した場合、アルカリ成分が基板上の薄膜に拡散して悪影響を及ぼすことがない。
【００３７】
請求項６及び７に記載のガラス
請求項６及び７に記載のガラス組成は、主に比弾性率を大きくするために構成された組成であり、比弾性率Ｇが36×10⁶Nm/kg以上である。比弾性率Ｇが36×10⁶Nm/kg以上であることで、たわみの小さい基板を得ることができる。例えば、次世代の磁気記録媒体ディスクに要求される厚さ0.43mm又はそれ以下の基板としたときにでも、最大たわみが1.4 μm より小さい基板を得ることができる。その結果、ヘッドの浮上安定性に優れ、記録再生を安定して行うことができる。さらに、最大たわみが1.25μm 以下の基板を得るため、比弾性率Ｇが37×10⁶Nm/kg以上であることが好ましい。また、薄型化が進み、厚さが0.381mm 又はそれ以下の基板とした場合でも、最大たわみを1.4 μm 以下に抑えられる基板が得られるという観点から、比弾性率が42×10⁶Nm/kg以上であるガラスがさらに好ましい。尚、比弾性率は高ければ高い程好ましいが、実用的には、約45×10⁶Nm/kg以下である。
【００３８】
さらに、請求項６及び７に記載のガラスは、表面粗さ(Ra)を９オングストローム以下とすることができる。より高い表面平滑性により、磁気ディスクの高密度化のためのヘッドの低浮上化が可能となり、表面粗さ(Ra)を９オングストローム以下とすることで、従来のものより低浮上化が可能となる。磁気ディスクをさらに高密度化するには、表面粗さ(Ra)を６オングストローム以下とすることが好ましい。
また、請求項６及び７のガラスは、転移点温度が７００℃より高いガラスである。転移点温度が７００℃より高いことで、たわみの低減化に加えて、従来の基板より高い耐熱性を有する基板を提供することができ、保磁力等の磁気特性が向上した磁気ディスクを提供することができる。
【００３９】
SiO₂はガラスの網目構造形成酸化物として働き、ガラス構造の安定化即ち失透に対する結晶化安定性を増す成分である。またSiO₂は、Al₂O₃ などの中間酸化物とを組み合わせることによってガラスの強度、剛性度などの磁気記録媒体用基板に必要となる機械的物性を高めることができ、ガラスの耐熱性を向上させることもできる。しかし、ガラスの主成分として５０％を超える量のSiO₂を含むガラスには、ガラスの耐衝撃性や機械強度の向上に寄与する成分であるAl₂O₃ を多く導入することができない。そこで、より大きな比弾性率を有するガラスを得るという観点から含有量の上限は５０％とすることが適当である。一方、SiO₂の含有量が２５％未満となると、ガラスの結晶化安定性が相当悪化し、量産化できるほどの安定なガラスが造れない。そこで、SiO₂の下限は２５％とすることが適当である。SiO₂の含有量は２５〜５０％の範囲、好ましくは３０〜４９％の範囲であることが適当である。
【００４０】
Al₂O₃ はガラスに高耐熱性と高耐久性を寄与する成分としても、SiO₂と共にガラス構造の安定化及びその剛性度を高める成分としても非常に重要である。特にAl₂O₃ をSiO₂と置換してガラスに導入する場合、Al₂O₃ はガラスの骨格に入り込み骨格形成成分としてガラスのヤング率や耐熱性を増大する効果が大きい。即ち、Al₂O₃ はガラスのヤング率を高めるためにも耐熱性を向上させるためにも欠かせない成分である。しかし、ガラスの曲げ強度や耐衝撃性を一層増大させるためにMgO の含有量を２５％以下とする場合、Al₂O₃ の含有量を１０％より少なくするとガラスのヤング率を十分に向上させられず、所望の比弾性率を得られない。また、Al₂O₃ 含有量が３７％を超えるとガラスの高温溶融性が悪化し、均質なガラスが造れない上にガラスの結晶化安定性も低下する。そこで、Al₂O₃ の含有量の上限は３７％とすることが適当である。Al₂O₃ の含有量は１０〜３７％の範囲、好ましくは１１〜３５％の範囲とすることが適当である。
【００４１】
MgO はガラスの剛性及び強度を向上させ、高温溶解性を改良するために導入される成分である。MgO はガラスの結晶化安定性の向上やガラス均質性の改善にも寄与する。特にガラスのヤング率の向上に大きく寄与する成分としてのAl₂O₃ が多く導入された場合、ガラス構造の安定化を向上させるためにも、高温粘性を低めて溶解を容易にするためにもMgO は好ましい成分である。しかし、MgO の含有量が４０％を超えると、ガラスの耐衝撃性と強度を高めるために多量のAl₂O₃ を導入する組成物では量産化できるほどの結晶化安定性をもつガラスが造れない。一方、MgO の含有量が５％未満では、十分な安定性を有し、かつ高い比弾性率をもつガラスが造れない。従って、MgO の含有量は５〜４０％の範囲に、好ましくは７〜３５％の範囲とすることが適当である。
【００４２】
TiO₂はガラス骨格形成成分としても修飾成分としても働き、ガラスの高温粘性を低め溶融性を改善し、構造の安定化及びその耐久性を増す成分である。また、TiO₂は成分としてガラスに導入すると、ガラスの比重はあまり増加しないのに対し、ガラスのヤング率は大きく向上できる。特にAl₂O₃ を多く導入するガラスに対しては、TiO₂はガラスの高温溶解性及び結晶化安定性を向上させ、Al₂O₃ との組み合わせによってガラスの比弾性率を高めることが大いに期待できる。但し、TiO₂の含有量が２５％を超えるとガラスの分相傾向が強まり、かえってガラスの結晶化安定性及びその均質性を悪化させる傾向がある。また、１％以上のTiO₂の添加により、ガラスの高温溶解性が大きく改善される。そこで、TiO₂の含有量は、１〜２５％の範囲、好ましくは２〜２０％の範囲とすることが適当である。
【００４３】
Y₂O₃はガラスのヤング率を向上させ、結晶化安定性を高め、耐久性及び高温溶融性を改善する成分である。特にガラスの曲げ強度や耐衝撃性を高めるために多くのAl₂O₃ をガラスに導入する場合には、Al₂O₃ の助熔剤としてのY₂O₃の効果が優れている。例えば２５％以上のAl₂O₃ をガラスに導入する場合、Y₂O₃を添加することで均質なガラスを作製することができる。但し、Y₂O₃は比較的に高価なので、添加量は少量である方がコストの点からは好ましい。また、適当量のY₂O₃の添加は、ガラス比弾性率の向上に大きく寄与するが、Y₂O₃の含有量が１７％を超えると、ガラスのヤング率の増加に比べて比重の増加が勝り、ガラスの比弾性率の向上に寄与しなくなる。そこで、Y₂O₃の含有量は、Al₂O₃ の導入量に応じて０〜１７％の範囲、好ましくは１〜１５％の範囲することが適当である。
【００４４】
CaO はMgO と共にガラスの剛性及び強度を向上させ、高温溶解性を改良することができる成分である。ガラスの結晶化安定性の向上やガラス均質性の改善にも寄与する。ガラスのヤング率の向上に大きく寄与する成分としてのAl₂O₃ が多く導入された場合、ガラス構造の安定化を向上させるためにも、高温粘性を低めて溶解を容易にするためにもCaO の添加は好ましい。CaO の含有量が２５％を超えると、ガラスの耐衝撃性と強度を高めるために多量のAl₂O₃ を導入した組成物では量産化できるほどの結晶化安定性をもつガラスが造れない。そこで、CaO の含有量の上限は２５％であることが適当である。尚、CaOの明らかな添加効果を得るためには、その含有量を２％以上とすることが好ましい。
【００４５】
ZrO₂は主にガラスの耐久性及び剛性を高めるために添加される成分である。少量のZrO₂を添加する場合はガラス耐熱性を向上させる効果があり、ガラスの失透に対する結晶化安定性も向上する。しかし、ZrO₂の含有量が８％を超えるとガラスの高温溶解性が著しく悪化し、ガラスの表面平滑性も悪くなり、比重も増加する。そこで、ZrO₂の含有量は８％以下、好ましくは６％以下とすることが適当である。尚、ZrO₂の明らかな添加効果を得るためには、ZrO₂の含有量を０．５％以上とすることが好ましい。
【００４６】
As₂O₃ とSb₂O₃ はガラスの均質化を図るために脱泡剤として添加する成分である。各ガラスの高温粘性に応じて適量量のAs₂O₃ やSb₂O₃ 或いはAs₂O₃ ＋Sb₂O₃ をガラスに添加するとより均質なガラスが得られる。しかし、これら脱泡剤の添加量が多すぎると、ガラスの比重が上昇して比弾性率を低下させる傾向があり、また溶解用白金るつぼと反応してるつぼにダメージを与える傾向もある。そこで、その添加量は３％以下、好ましくは２％以下とすることが適当である。尚、これら脱泡剤の明らかな添加効果を得るためには、その含有量を０．２％以上とすることが好ましい。
【００４７】
P₂O₅、V₂O₅、B₂O₃、Cr₂O₃ 、ZnO 、SrO 、NiO 、CoO 、Fe₂O₃ 、CuO 等その他の成分はいずれもガラスの高温溶解性とか物理的な物性を調整するときに添加することができる。例えば、少量のP₂O₅をガラスに導入するとガラスの比弾性率が大きく変化しないのに対し、ガラスの高温粘性がかなり低くなるのでガラスの溶解を容易にする効果が大きい。また、少量のV₂O₅、Cr₂O₃ 、CuO 、CoO などの着色剤をガラスに添加する場合、ガラスに赤外線吸収特性を持たせ、加熱ランプ照射による磁性膜の加熱処理を効果的に行うことができる。ZnO+SrO+NiO+CoO+FeO+CuO+Fe₂O₃+ Cr₂O₃+B₂O₃+P₂O₅+V₂O₅の合計は、ガラスの高温溶解性の改善とガラスの機械的・熱的物性の調整という観点から、5 ％以下であることが適当である。
【００４８】
以上の成分の他に原料中の不純物、例えばFe₂O₃ など及びガラスの清澄剤となるCl、F 、SO₃ 等はそれぞれ１％までなら含有しても、本発明のガラスの目的とする物性を実質的に損なうことはない。
また、Li₂Oを含有させた場合は、ガラスの強度を高めるためにイオン交換による化学強化処理を行うことが可能である。一方、Li₂Oを含有しない無アルカリガラスの場合には、このガラスからなる基板上に薄膜を形成した場合、アルカリ成分が基板上の薄膜に拡散して悪影響を及ぼすことがない。
【００４９】
請求項８及び９に記載のガラス
請求項８及び９に記載のガラス組成は、主に比弾性率を大きくするために構成された組成であり、比弾性率Ｇが36×10⁶Nm/kg以上である。比弾性率Ｇが36×10⁶Nm/kg以上であることで、たわみの小さい基板を得ることができる。例えば、次世代の磁気記録媒体ディスクに要求される厚さ0.43mm又はそれ以下の基板としたときにでも、最大たわみが1.4 μm より小さい基板を得ることができる。その結果、ヘッドの浮上安定性に優れ、記録再生を安定して行うことができる。さらに、最大たわみが1.25μm 以下の基板を得るため、比弾性率Ｇが37×10⁶Nm/kg以上であることが好ましい。また、薄型化が進み、厚さが0.381mm 又はそれ以下の基板とした場合でも、最大たわみを1.4 μm 以下に抑えられる基板が得られるという観点から、比弾性率が42×10⁶Nm/kg以上であるガラスがさらに好ましい。尚、比弾性率は高ければ高い程好ましいが、実用的には、約45×10⁶Nm/kg以下である。
【００５０】
さらに、請求項８及び９に記載のガラスは、表面粗さ(Ra)を９オングストローム以下とすることができる。より高い表面平滑性により、磁気ディスクの高密度化のためのヘッドの低浮上化が可能となり、表面粗さ(Ra)を９オングストローム以下とすることで、従来のものより低浮上化が可能となる。磁気ディスクをさらに高密度化するには、表面粗さ(Ra)を６オングストローム以下とすることが好ましい。
また、請求項８及び９のガラスは、転移点温度が７００℃より高いガラスである。転移点温度が７００℃より高いことで、たわみの低減化に加えて、従来の基板より高い耐熱性を有する基板を提供することができ、保磁力等の磁気特性が向上した磁気ディスクを提供することができる。
【００５１】
SiO₂はガラスの網目構造形成酸化物として働き、ガラス構造の安定化即ち失透に対する結晶化安定性を増す成分である。またAl₂O₃ などの中間酸化物とを組み合わせることによってガラスの強度、剛性度などの磁気記録媒体用基板に必要となる機械的物性を高めることができ、ガラスの耐熱性を向上させることもできる。しかし、しかし、ガラスの主成分として５０％を超えるSiO₂を導入したCaO −Al₂O₃ −SiO₂系酸化物ガラスは、36×10⁶ Nm/kg を超える比弾性率をほとんど示さないので、SiO₂の含有量は５０％以下であることが適当である。一方、SiO₂の含有量が２５％以下になる場合、ガラスの結晶化安定性が相当悪化し、量産化できるほどの安定なガラスが造れない。そこで、SiO₂の下限は２５％である。そこで、SiO₂の含有量は、２５〜５０％の範囲、好ましくは３０〜５０％の範囲であることが適当である。
【００５２】
Al₂O₃ はガラスに高耐熱性と高耐久性を寄与する成分としても、SiO₂と共にガラス構造の安定化及びその剛性度を高める成分としても非常に重要である。特にAl₂O₃ をSiO₂と置換してガラスに導入する場合、Al₂O₃ はガラスの骨格に入り込み骨格形成成分としてガラスのヤング率や耐熱性を増大する効果が大きい。即ち、Al₂O₃ はガラスのヤング率を高めるためにも耐熱性を向上させるためにも欠かせない成分である。しかし、Al₂O₃ の含有量が２０％より少ないとガラスのヤング率を十分に向上させることができない。また、Al₂O₃ の含有量が４０％を超えると、ガラスの高温溶融性も悪化し、均質なガラスが造れない上にガラスの結晶化安定性も低下する。そこで、Al₂O₃ の含有量は２０〜４０％の範囲、好ましくは２１〜３７％の範囲であることが適当である。
【００５３】
CaO はガラスの剛性及び強度を向上させ、高温溶解性を改良する成分である。勿論ガラスの結晶化安定性の向上やガラス均質性の改善にも寄与する。特にガラスにヤング率の向上に大きく寄与する成分としてのAl₂O₃ が多く導入された場合、ガラス構造の安定化を向上させるためにも、高温粘性を低めて溶解を容易にするためにもCaO の添加が必要である。しかし、その含有量が８％未満では、ガラスの結晶化安定性が著しく低下するのに対し、３０％を超えるとガラスのヤング率も低くなる傾向がある。そこでCaO の含有量は８〜３０％の範囲、好ましくは１０〜２７％の範囲とすることが適当である。
【００５４】
Y₂O₃はガラスのヤング率を向上させ、結晶化安定性を高め、耐久性及び高温溶融性を改善するために添加される成分である。特にガラスのヤング率を高めるために多くのAl₂O₃ をガラスに導入する場合には、Al₂O₃ の助熔剤としてY₂O₃は有効である。例えば２５％以上のAl₂O₃ をガラスに導入する場合、Y₂O₃を助熔剤として添加することで、均質なガラスが作製できる。しかし、Y₂O₃は比較的に高価なので、Y₂O₃の含有量は、要求されるガラスの物性に応じて１５％までの量で、比較的少量とすることが好ましい。しかし、Y₂O₃の含有量が少なく過ぎるとガラスの高温溶解性も悪化し、比弾性率も低下してしまう。そこで、Y₂O₃の含有量の下限は２％であることが適当である。Y₂O₃の含有量は、２〜１５％の範囲、好ましくは３〜１２％の範囲であることが適当である。
【００５５】
MgO は、ガラスの剛性及び強度を向上させ、高温溶解性を改善する効果があり、ガラスの結晶化安定性の向上やガラス均質性の改善にも寄与し、比弾性率を高める効果もある成分であるため、所望により添加することができる。しかし、MgO の含有量が２０％を超えると、必須の成分であるCaO を多く添加することができなくなり、ガラスの結晶化安定性も低下する傾向がある。そこで、MgO の含有量の上限は２０％とすることが適当である。尚、MgOの明らかな添加効果を得るためには、その含有量を5％以上とすることが好ましい。
【００５６】
TiO₂はガラス骨格形成成分としても修飾成分としても働き、ガラスの高温粘性を低め溶融性を改善し、構造の安定化及びその耐久性を増す成分である。また、TiO₂は成分としてガラスに導入すると、ガラスの比重はあまり増加しないのに対し、ガラスのヤング率は大きく向上できる。しかし、CaO −Al₂O₃ −SiO₂系酸化物ガラスに対しては、あまりにも多くのTiO₂を導入すると、ガラスの分相傾向が強まり、かえってガラスの結晶化安定性及びその均質性を悪化させる傾向がある。そこで、含有量は２５％以下、好ましくは２０％以下とすることが適当である。尚、TiO₂の効果を得るという観点からは、TiO₂の含有量は１％以上であることが適当である。
【００５７】
Li₂Oは主にガラスの高温粘性を下げて溶解を容易にする成分である。特にAl₂O₃ の含有量が多い場合、少量のLi₂Oを導入すればガラスの均質化に非常に効果がある。しかし、その含有量が多くなり過ぎるとガラスの耐久性も悪化し、ヤング率も小さくなる傾向がある。そこで、Li₂Oの含有量は１５％以下、好ましくは１２％以下とすることが適当である。尚、Li₂Oの明らかな添加効果を得るためには、その含有量を1.5％以上とすることが好ましい。
【００５８】
As₂O₃ とSb₂O₃ はガラスの均質化を図るために脱泡剤として添加させる成分である。各ガラスの高温粘性に応じて適量量のAs₂O₃ やSb₂O₃ 或いはAs₂O₃ ＋Sb₂O₃ をガラスに添加するとより均質なガラスが得られる。しかし、脱泡剤の添加量を多すぎると、ガラスの比重が上昇して比弾性率を低下させる傾向があり、また溶解用白金るつぼと反応してるつぼにダメージを与える傾向もある。そこで、その添加量は３％以下、好ましくは２％以下とすることが適当である。尚、これら脱泡剤の明らかな添加効果を得るためには、その含有量を０．２％以上とすることが好ましい。
【００５９】
P₂O₅、V₂O₅、B₂O₃、Cr₂O₃ 、ZnO 、SrO 、NiO 、CoO 、Fe₂O₃ 、CuO 等その他の成分はいずれもガラスの高温溶解性や物理的な物性を調整するときに添加される成分である。例えば、少量のP₂O₅をガラスに導入するとガラスの比弾性率は大きく変化しないのに対し、ガラスの高温粘性がかなり低くなるのでガラスの溶解を容易にする効果が大きい。また、少量のV₂O₅、Cr₂O₃ 、CuO 、CoO などの着色剤をガラスに添加すると、ガラスに赤外線吸収特性を持たせ、加熱ランプ照射による磁性膜の加熱処理を効果的に行うことができる。ZnO+SrO+NiO+CoO+FeO+CuO+Fe₂O₃+ Cr₂O₃+B₂O₃+P₂O₅+V₂O₅の合計は、ガラスの機械的及び熱的な物性を調整するという観点から、5 ％以下であることが適当である。
以上の成分の他に原料中の不純物、例えばFe₂O₃ など及びガラスの清澄剤となるCl、F 、SO₃ 等はそれぞれ１％までなら含有しても、本発明のガラスの目的とする物性を実質的に損なうことはない。
【００６０】
請求項１１〜１３に記載のガラス
本発明の請求項１１に記載のガラスは、ヤング率が１１０ＧＰａ以上であることを特徴とする基板用ガラスである。
ヤング率が１１０ＧＰａ未満では、基板を7200rpm以上の速度で回転した場合、風力による基板のたわみの影響が大きくなり、ヘッドの浮上安定性が得られない等の問題が生じ、記録再生を安定して行うことができないという問題を生じる。ヤング率は、好ましくは１２０ＧＰａ以上、さらに好ましくは１３０ＧＰａ以上であることがヘッドの浮上安定性が得られるという観点から好ましい。尚、ヤング率は高ければ高い程好ましいが、実用的には、約１５０ＧＰａ以下である。
【００６１】
請求項１２に記載のガラスは、ヤング率が１１０ＧＰａ以上であることに加えて、表面粗さ(Ra)を９オングストローム以下とすることができるガラスである。より高い表面平滑性により、磁気ディスクの高密度化のためのヘッドの低浮上化が可能となり、表面粗さ(Ra)を９オングストローム以下とすることで、従来のものより低浮上化が可能となる。磁気ディスクをさらに高密度化するには、表面粗さ(Ra)を６オングストローム以下とすることができるガラスであることが好ましい。
【００６２】
請求項１３のガラスは、ヤング率が１１０ＧＰａ以上であること、及び／又は表面粗さ(Ra)を９オングストローム以下とすることに加えて、転移点温度が７００℃より高いガラスである。転移点温度が７００℃より高いことで、たわみの低減化に加えて、従来の基板より高い耐熱性を有する基板を提供することができ、保磁力等の磁気特性が向上した磁気ディスクを提供することができる。
請求項１１〜１３に記載の特性を有するガラスの具体例として、請求項１４〜１６に記載のガラスを挙げることができる。これらのガラスは、請求項１１〜１３に記載の特性を満足すべく、イオン半径が小さく、化学結合力が強く、かつガラス構造における充填密度が高い陽イオンからなる酸化物ガラスを用いた構成となっている。
【００６３】
請求項１４〜１６に記載のガラス
SiO₂はガラスの網目構造形成酸化物として働き、ガラス構造の安定化、即ち失透に対する結晶化安定性を増す。またAl₂O₃などの中間酸化物とを組み合わせることによってガラスの強度、剛性度などの磁気記録媒体用基板に必要となる機械的物性を高めることができ、ガラスの耐熱性を向上させることもできる。しかし、ガラスの主成分として60％より多くのSiO₂を導入したガラス組成物には、ガラスの対衝撃性や機械強度の向上に寄与する成分であるAl₂O₃を多く導入することができないので、より大きなヤング率を有するガラスの開発にはSiO₂の含有量を６０％以下に抑える必要がある。これに対し、あまりにもSiO₂の含有量を少なく抑えると、例えば30％未満では、ガラスの結晶化安定性が相当に悪化し、量産化できるほどの安定なガラスが造れない。そこで、SiO₂の含有量は３０−６０％の範囲とする。特に３２−５５％の範囲であることが好ましい。
【００６４】
Al₂O₃はガラスに高耐熱性と高耐久性を寄与する成分としても、SiO₂と共にガラス構造の安定化及びその剛性度を高める成分としても非常に重要である。特に、Al₂O₃でSiO₂を置換してガラスに導入する場合はガラスの骨格に入り込み骨格形成成分としてガラスのヤング率や耐熱性を増大する効果が大きい。即ち、Al₂O₃はガラスのヤング率を高めるためにも耐熱性を向上させるためにも欠かせない成分である。Al₂O₃を35％を超えて導入するとガラスの高温熔融性が悪化し、均質なガラスが造れない上にガラスの結晶化安定性も低下する。そこで、その含有量は３５％以下の範囲とする。特に、1−３０％の範囲であることが好ましい。
【００６５】
MgOはガラスの剛性及び強度を向上させ、高温溶解性を改良するために導入される成分である。さらに、MgOはガラスの結晶化安定性の向上やガラス均質性の改善にも寄与する。特にガラスにヤング率の向上に大きく寄与する成分としてのAl₂O₃が多く導入される場合、ガラス構造の安定化を向上させるためにも、高温粘性を低めて溶解を容易にするるためにもMgOは非常に重要な成分である。しかし、４０％を超えるMgOをガラスに導入すると、ガラスの対衝撃性と強度を高めるために多量のY₂O₃やAl₂O₃を導入したガラスでは、量産化できるほどの結晶化安定性が得られない。従って、MgOの含有量は、０-４０％の範囲であることが適当である。特に、MgOの含有量は５-３５％の範囲であることが好ましい。
【００６６】
Y₂O₃、La₂O₃、CeO₂、Pr₂O₃、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃、Tb₂O₃、Dy₂O₃、Ho₂O₃、Er₂O₃、Tm₂O₃、Yb₂O₃などの希土類金属酸化物は、ガラスのヤング率を向上させ、結晶化安定性を高め、耐久性及び高温熔融性を改善するために添加される成分である。特にガラスの曲げ強度や対衝撃性を高めるために多くのAl₂O₃をガラスに導入する場合には、Al₂O₃の助熔剤としての希土類金属酸化物の役割が無視できない。例えば、２０％以上のAl₂O₃をガラスに導入する場合、Y₂O₃は均質なガラスの作製に必要不可欠な成分である。しかし、希土類金属酸化物は比較的高価なものであるので、所望のヤング率に応じて、なるべく少量の希土類金属酸化物を導入することが好ましい。また、希土類金属酸化物の添加量が多くなり過ぎると、ガラスのヤング率は増加するが、比重も大きく増加してしまう。これに対し適当量の希土類金属酸化物をガラスに導入するとガラスヤング率の向上に大きく寄与する。従って、希土類金属酸化物の合計の含有量は、磁気ディスク基板として使用されるガラスに要求されるヤング率に応じて１-２７％の範囲とすることが適当である。特に、希土類金属酸化物の合計の含有量は、２-２０％の範囲であることが好ましい。
【００６７】
Li₂Oはガラスの高温溶解性を改善するために非常に有用な成分である。さらに、少量のLi₂Oを導入すると、ガラスのヤング率はあまり変わらないが、比重を大幅に減少できるという利点がある。また、少量でもLi₂Oを導入したガラスは、イオン交換により化学強化することができ、高強度ガラスの製造の際に有利である。しかし、Li₂Oの導入量が多くなり過ぎるとガラスの結晶化安定性が低下する傾向がある。そこで、Li₂Oの導入量は、１５％以下であることが好ましい。尚、Li₂O の添加効果を得るという観点からは、Li₂O の含有量は２％以上であることが適当である。
尚、ガラスの結晶化安定性を高め、ガラスの均質性、耐久性及び高温熔融性等を改善するという観点からは、Li₂O+MgO+Y₂O₃+La₂O₃+CeO₂+Pr₂O₃+Nd₂O₃+Sm₂O₃+Eu₂O₃+Gd₂O₃+Tb₂O₃+Dy₂O₃+Ho₂O₃+Er₂O₃+Tm₂O₃+Yb₂O₃＞２５％であることが適当である。
【００６８】
TiO₂はガラス骨格形成成分としても修飾成分としても働き、ガラスの高温粘性を低め熔融性を改善し、構造の安定化及びその耐久性を増す。また、TiO₂は成分としてガラスに導入すると、ガラスの比重はあまり増加しないのに対し、ガラスのヤング率は大きく向上できる。特にMgOやAl₂O₃を多く導入するガラスに対しては、TiO₂はガラスの高温溶解性及び結晶化安定性を向上させ、Al₂O₃との組み合わせによってガラスのヤング率を高めることが大いに期待できる。但し、あまりにも多くのTiO₂を導入すると、ガラスの分相傾向が強まり、かえってガラスの結晶化安定性及びその均質性を悪化させる恐れがある。そこで、TiO₂の含有量は２０％以下とすることが適当である。特に、１５％以下であることが好ましい。尚、TiO₂ の添加効果を得るという観点からは、TiO₂ の含有量は２％以上であることが適当である。
【００６９】
ZrO₂は主にガラスの耐久性及び剛性を高めるために添加される成分である。少量のZrO₂を添加するとガラス耐熱性を向上させる効果があり、ガラスの失透に対する結晶化安定性も向上する。しかし、８％を超える量のZrO₂を導入するとガラスの高温溶解性が著しく悪化し、ガラスの表面平滑性も悪くなり、比重も増加する。そこで、ZrO₂の含有量は８％以下にすることが好ましく、６％以下であることがさらに好ましい。尚、ZrO₂ の添加効果を得るという観点からは、ZrO₂ の含有量は０．５％以上であることが適当である。
【００７０】
CaO、ZnO、NiO及びFe₂O₃は主にガラスの高温溶融性、結晶化安定性を改善するために導入される成分である。これらの成分は陽イオンの半径が大きく、MgOと混合してガラスに導入すると結晶化安定性を向上させる効果がある。しかし、導入量が多くなり過ぎるとガラスの比重も増大し、ヤング率も低下する傾向がある。そこで、CaO、ZnO、NiO及びFe₂O₃の合計の含有量は、１５％以下であることが好ましく、１２％以下であることがさらに好ましい。尚、これらの成分の添加効果を得るという観点からは、その合計の含有量は１％以上であることが適当である。
【００７１】
As₂O₃とSb₂O₃はガラスの均質化を図るために脱泡剤として添加される成分である。各ガラスの高温粘性に応じて適当量のAs₂O₃やSb₂O₃或いはAs₂O₃＋Sb₂O₃をガラスに添加するともっと均質なガラスが得られる。しかし、これらの脱泡剤の添加量が多過ぎると、ガラスの比重が上昇してヤング率を低下させる傾向があり、かつ溶解用白金るつぼと反応してるつぼにダメージを与える恐れもある。そこで、As₂O₃＋Sb₂O₃の添加量は２％以下であることが好ましく、1.5％以下であることがさらに好ましい。
【００７２】
SrO、CoO、CuO、Cr₂O₃ 、B₂O₃、P₂O₅、V₂O₅等の成分はいずれもガラスの高温溶解性とか物理的な物性を調整するときに添加される成分である。例えば、少量のP₂O₅をガラスに導入するとガラスのヤング率に大きな変化はないのに対し、ガラスの高温粘性がかなり低くなるのでガラスの溶解を容易にする効果が大きい。また、少量のV₂O₅、Cr₂O₃、CuO、CoOなどの着色剤をガラスに添加すると、ガラスに赤外線吸収特性を持たせ、加熱ランプ照射による磁性膜の加熱処理を効果的に行うことができるZnO+SrO+NiO+CoO+FeO+CuO+Cr₂O₃+B₂O₃+P₂O₅+V₂O₅の合計は、ガラスの高温溶解性の改善とガラスの機械的・熱的物性の調整という観点から、5 ％以下であることが適当である。
【００７３】
以上の基本成分の他に原料中の不純物例えばガラスの清澄剤となるCl、F、SO₃等はそれぞれ１％までなら含有しても本発明のガラス組成物の主旨を損ねることがない。
【００７４】
請求項１ 8 〜１ 9 に記載のガラス
このガラスは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Y、Zr、Nb、Mo、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Hf、Ta及びWからなる群から選ばれる１種又は２種以上の金属の酸化物を３〜３０モル％含むことを特徴とする情報記録媒体用ガラスである。
YやTiの酸化物がヤング率の向上に寄与することは上述のとおりであるが、これらの物質の採用は、誘電率が高く、ガラスに導入するとガラスの充填密度が高まるような物質を採用することによりガラスのヤング率を高めるという本発明者らの理論的思考に基づき行われているものである。同様に、導入したときガラスの充填密度を向上させることができる上記に列記した金属の酸化物を３〜３０モル％の範囲で適宜導入させることにより、比較的高いヤング率(例えば、90Gpa以上)のガラスを得ることができる。このようなガラスは、磁気ディスク等の情報記録媒体用基板に非常に適している。上記金属の酸化物の導入量が３モル％未満の場合、ガラスのヤング率の向上が不充分であり、好ましくない。また、上記金属の酸化物の導入量が３0モル％を超える場合、金属の種類によって異なるが、ガラスの結晶安定性及びその均質性を悪化させたり、あるいは比重が大きく増加して比弾性率を低下させるという理由で好ましくない。上記金属の酸化物の導入量の下限は、ヤング率の向上という観点から、好ましくは5モル％、より好ましくは10モル％である。また、上記金属の酸化物の導入量の上限は、ガラスの結晶安定性及びその均質性並びに比弾性率の観点から、好ましくは25モル％、より好ましくは20モル％である。
【００７５】
ガラス及び基板の造方法
本発明のガラスは、公知の製造方法により製造することができる。例えば、高温溶融法即ち所定の割合のガラス原料を空気中又は不活性ガス雰囲気で溶解し、バブリングや脱泡剤の添加や撹拌などによってガラスの均質化を行い、周知のプレス法やダウンドーロ成形などの方法により板ガラスを得ることができる。その後、研削、研磨などの加工が施され所望のサイズ、形状の磁気記録媒体用基板とすることができる。なお、研磨ではラッピング及び酸化セリウムなどの研磨粉によるポリシング加工を行うことで、表面粗さ(Ra)を例えば３〜５オングストロームの範囲にすることができる。
【００７６】
本発明のガラスは、耐熱性、表面平滑性、化学耐久性、光学的性質及び機械的強度に優れているので、磁気ディスク等の情報記録媒体用基板や光磁気ディスク用のガラス基板や光ディスクなどの電子光学用ガラス基板、次世代ＬＣＤとして気体される低温多結晶シリコン液晶表示装置用の耐熱性基板、或いは電気、電子部品用のガラス基板として好適に使用できる。
【００７７】
磁気ディスクの説明
本発明の磁気ディスクは、上記本発明のガラスからなる基板上に、少なくとも磁性層を有することを特徴とする。
本発明の磁気ディスク（ハードディスク）は、本発明のガラスからなる基板の主表面に、少なくとも磁性層を形成した磁気ディスク（ハードディスク）であり、以下に説明する。
磁性層以外の層としては、機能面から、下地層、保護層、潤滑層、凹凸制御層などが挙げられ、必要に応じて形成される。これらの各層の形成には各種薄膜形成技術が利用される。
磁性層の材料は特に制限されない。磁性層としては、例えば、Co系の他、フェライト系、鉄−希土類系などが挙げられる。磁性層は、水平磁気記録、垂直磁気記録のいずれの磁性層でもよい。
磁性層としては、具体的には、例えば、Coを主成分とするCoPt、CoCr、CoNi、CoNiCr、CoCrTa、CoPtCrやCoNiCrPt、CoNiCrTa、CoCrPtTa、CoCrPtSiO などの磁性薄膜が挙げられる。また、磁性層を非磁性層で分割してノイズ低減を図った多層構成としてもよい。
【００７８】
磁性層における下地層は、磁性層に応じて選択される。下地層としては、例えば、Cr、Mo、Ta、Ti、Ｗ、Ｖ、Ｂ、Alなどの非磁性金属から選ばれる少なくとも一種以上の材料、又はそれらの金属の酸化物、窒化物、炭化物等からなる下地層等が挙げられる。Coを主成分とする磁性層の場合には、磁気特性向上の観点からCr単体やCr合金であることが好ましい。下地層は単層とは限らず、同一又は異種の層を積層した複数層構造とすることもできる。例えば、Al／Cr／CrMo、Al／Cr／Cr等の多層下地層等が挙げられる。
【００７９】
また、基板と磁性層の間又は磁性層の上部に、磁気ヘッドと磁気ディスクが吸着することを防止するための凹凸制御層を設けてもよい。この凹凸制御層を設けることによって、磁気ディスクの表面粗さは適度に調整されるので、磁気ヘッドと磁気ディスクが吸着することがなくなり、信頼性の高い磁気ディスクが得られる。凹凸制御層の材料及び形成方法は多種知られており、特に制限されない。例えば、凹凸制御層の材料としては、Al、Ag、Ti、Nb、Ta、Bi、Si、Zr、Cr、Cu、Au、Sn、Pd、Sb、Ge、Mgなどから選ばれる少なくとも一種以上の金属、又はそれらの合金、あるいは、それらの酸化物、窒化物、炭化物等からなる下地層等が挙げられる。形成が容易であるという観点からは、Al単体やAl合金、酸化Al、窒化AlといったAlを主成分とする金属であることが望ましい。
【００８０】
また、ヘッドスティクションを考慮すると、凹凸形成層の表面粗さは、Rmax＝５０〜３００オングストロームであることが好ましい。より好ましい範囲は、Rmax＝１００〜２００オングストロームである。Rmaxが５０オングストローム未満の場合、磁気ディスク表面が平坦に近いため、磁気ヘッドと磁気ディスクが吸着し、磁気ヘッドや磁気ディスクが吸着し、磁気ヘッドや磁気ディスクが傷ついてしまったり、吸着によるヘッドクラッシュを起こすので好ましくない。また、Rmaxが３００オングストロームを超える場合、グライド高さ（グライドハイト）が大きくなり記録密度の低下を招くので好ましくない。
尚、凹凸制御層を設けずに、ガラス基板表面に、エッチング処理やレーザー光の照射等の手段で凹凸を付け、テクスチャリング処理を施してもよい。
【００８１】
保護層としては、例えば、Cr膜、Cr合金膜、炭素膜、ジルコニア膜、シリカ膜等が挙げられる。これらの保護膜は、下地層、磁性層等とともにインライン型スパッタ装置等で連続して形成できる。また、これらの保護膜は、単層としてもよく、あるいは、同一又は異種の膜からなる多層構成としてもよい。
上記保護層上に、あるいは上記保護膜に替えて、他の保護層を形成してもよい。例えば、上記保護層上にテトラアルコキシランをアルコール系の溶媒で希釈した中に、コロイダルシリカ微粒子を分散して塗布し、さらに焼成して酸化ケイ素（SiO₂）膜を形成してもよい。この場合、保護膜と凹凸制御層の両方の機能を果たす。
潤滑層としては多種多様な提案がなされているが、一般的には、液体潤滑剤であるパーフルオロポリエーテルをフレオン系などの溶媒で希釈し、媒体表面にディッピング法、スピンコート法、スプレイ法によって塗布し、必要に応じて加熱処理を行って形成する。
【００８２】
【実施例】
以下、本発明の実施例によりさらにを説明する。
表１〜５に、実施例１〜６１のガラス組成をモル％で示し、表６〜１３に、実施例１００〜１９０のガラス組成をモル％で示した。
こららのガラスを溶解する際の出発原料としては、SiO₂、Al₂O₃ 、Al(OH)₃ 、MgO 、CaCO₃ 、Y₂O₃、TiO₂、ZrO₂、Li₂CO₃などを用いて、表１〜１２に示した所定の割合に２５０〜３００ｇ秤量し、十分に混合して調合バッチと成し、これを白金るつぼに入れ、１５５０℃で空気中３〜５時間ガラスの溶解を行った。熔融後、ガラス融液をサイズ１８０×１５×２５mm或いはφ６７mm×５mmのカーボンの金型に流し、ガラスの転移点温度まで放冷してから直ちにアニール炉に入れ、ガラスの転移温度範囲で約１時間アニールして炉内で室温まで放冷した。得られたガラスは顕微鏡で観察できる結晶が析出しなかった。
【００８３】
１８０×１５×２５mmサイズのガラスを１００×１０×１０mm、１０×１０×２０mmに研磨した後、ヤング率、比重、ＤＳＣの測定サンプルとした。φ６７mm×厚み５mmの円盤ガラスをφ６５×厚み０．５mmに研磨して表面粗さの測定サンプルとした。ＤＳＣの測定は１０×１×２０mmの板状ガラスを１５０メッシュの粉末に磨き、５０ｍｇを秤量して白金パンに入れ、ＭＡＣ−３３００型ＤＳＣ装置を用いて行った。ヤング率の測定は１００×１０×１０mmのサンプルを用いて超音波法で行った。
実施例１〜６１のガラスについて、測定で得られた表面粗さ、比重、ヤング率、比弾性率、及び転移点温度のデータをガラスの組成と共に表１〜５に示した。
また、得られたガラスをディスク状に切断し、主表面を酸化セリウムにてポリッシング加工することによって、外円半径32.5mm、内円半径10.0mm、厚さ0.43mmの磁気ディスク用基板を得た。得られた基板のたわみの測定結果も表１〜５に示す。
また、実施例１００〜１９０のガラスについて、測定で得られた表面粗さ、ヤング率、及び転移点温度のデータをガラスの組成と共に表６〜１３に示した。
比較のため、特開平１−２３９０３６号に開示されたイオン交換ガラス基板と特開平７−１８７７１１号公報に記載されたガラス基板とをそれぞれ比較例１、２として、表５に組成と特性を記載する。
【００８４】
【表１】

【００８５】
【表２】

【００８６】
【表３】

【００８７】
【表４】

【００８８】
【表５】

【００８９】
【表６】

【００９０】
【表７】

【００９１】
【表８】

【００９２】
【表９】

【００９３】
【表１０】

【００９４】
【表１１】

【００９５】
【表１２】

【００９６】
【表１３】

【００９７】
表１〜１３から明らかなように、実施例１〜６１及び１００〜１９０のガラスはガラス転移点が高いため、所望の熱処理（通常７００℃以下で）を施しても十分に対応できる程度の耐熱性があることが分かる。特に、ヤング率及び／又は比弾性率などガラスの強度特性が大きいことから、磁気記録媒体用基板として使用した場合、このガラス基板が高速回転しても、基板に反りやブレが生じにくく、より基板の薄型化にも対応できることが分かる。さらに、これらのガラスの表明粗度（Ｒａ）を５オングストローム以下に研磨することができ、平坦性に優れているので、磁気ヘッドの低浮上化を図ることができる。さらに、実施例１〜６１のガラスは、たわみも小さい。従って、本発明のガラスは、磁気記録媒体用ガラス基板として有用である。
【００９８】
これに対し、比較例１の化学強化ガラス基板は、表面平滑性及び平坦性に優れているものの、耐熱性や比弾性率などの強度特性で本発明のガラス基板に比べかなり劣る。従って、磁気記録媒体を製造する際、高い保磁力を得るために行う磁気層に対する熱処理が十分できず、高保磁力を有する磁気記録媒体が得られない。さらに、30×10⁶Nm/kg程度の小さな比弾性率をもつガラスでは、基板の反りやたわみが大きいので薄型化に対応できない。
また、比較例２の結晶化ガラス基板は、比弾性率や平滑性の点で本発明のガラスに比べ劣る。特に基板の平滑性が大きな結晶粒子の存在によって損なわれるので、高密度記録化を図ることができない。
本発明のガラスは、ヤング率、高比弾性率、高耐熱性を有し、磁気ディスク用基板として極めて有用である。
【００９９】
ハードディスクの製造方法
図１に示すように、磁気ディスク１は、上記実施例１のガラスを用いて作成したガラス基板２上に、順次、凹凸制御層３、下地層４、磁性層５、保護層６、潤滑層７を形成したものである。
各層について具体的に説明すると、基板１は、外円半径32.5mm、内円半径10.0mm、厚さ0.43mmの円板上に加工したものであって、その両主表面を表面粗さがRa＝４オングストローム、Rmax＝４０オングストロームとなるように精密研磨したものである。
凹凸制御層は、平均粗さ５０オングストローム、表面粗さRmaxが１５０オングストローム、窒素の含有量が５〜３５％のAlＮの薄膜である。
下地層は、厚さ約６００オングストロームのCrＶの薄膜で、組成比はCr：８３ａｔ％、Ｖ：１７ａｔ％である。
磁性層は、厚さ約３００オングストロームのCoPtCrの薄膜で、組成比はCo：７６ａｔ％、Pt：６．６ａｔ％、Cr：１７．４ａｔ％である。
保護層は、厚さ約１００オングストロームのカーボン薄膜である。
潤滑層は、パーフルオロポリエーテルからなる潤滑層をスピンコート法によって、カーボン保護層上に塗布して厚さ８オングストロームに形成したものである。
【０１００】
次に、磁気ディスクの製造方法について説明する。
まず、実施例１で製造したガラスを、外円半径32.5mm、内円半径10.0mm、厚さ0.5mmの円板上に研削加工し、その両主表面を表面粗さがRa＝４オングストローム、Rmax＝４０オングストロームとなるように精密研磨して磁気ディスク用ガラス基板を得る。
次いで、上記ガラス基板を基板ホルダーにセットした後、インラインスパッタ装置の仕込み室に送り込む。続いて、ガラス基板のセットされたホルダーを、Alターゲットがエッチされた第一チャンバーに送り込み、圧力４mtorr 、基板温度３５０℃、Ar＋N₂ガス（N₂＝４％）雰囲気でスパッタリングする。その結果、ガラス基板上に、表面粗さRmax＝１５０オングストローム、膜厚５０オングストロームのAlＮ薄膜（凹凸形成層）が得られた。
次に、AlＮが成膜されたガラス基板のセットされたホルダーを、CrＶ（Cr：８３ａｔ％、Ｖ：１７ａｔ％）ターゲットが設置された第二チャンバー、CoPtCr（Co：７６ａｔ％、Pt：６．６ａｔ％、Cr：１７．４ａｔ％）ターゲットが設置された第三チャンバーに連続的に順次送り込み、基板上に成膜する。これらの膜は、圧力２mtorr 、基板温度３５０℃、Ａｒ雰囲気中でスパッタリングし、膜厚約６００オングストロームのCrＶ下地層、膜厚約３００オングストロームのCoPtCr磁性層を得る。
【０１０１】
次いで、凹凸制御層、下地層、磁性層が形成された積層体を、加熱処理するための加熱ヒーターが設けられた第四チャンバーに送り込む。このとき第四チャンバー内をＡｒガス（圧力２mtorr ）雰囲気にして熱処理を行う。
上記基板をカーボンターゲットが設置された第五チャンバーに送り込み、Ar＋H₂ガス（H₂＝６％）雰囲気中で成膜したこと以外は上記CrＶ下地層及びCoPtCr磁性層と同じ成膜条件で、膜厚約１００オングストロームのカーボン保護層を得る。
最後に、カーボン保護層の形成までを終えた基板を上記インラインスパッタ装置から取り出し、そのカーボン保護層の表面に、ディッピング法によってパーフルオロポリエーテルを塗布して厚さ８オングストロームの潤滑層を形成して磁気ディスクを得た。
以上、好ましい実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明のガラスを用いることで、36×10⁶Nm/kg以上の高い比弾性率または１１０ＧＰａ以上大きなヤング率及び７００℃以上の高い転移温度（高い耐熱性）を有し、優れた表面平滑性（表面粗さＲａ＜９オングストローム）を有し、かつ強度の大きいガラス基板を提供することができる。また、本発明のガラスは耐熱性に優れるため、磁気膜の特性向上に必要な熱処理を基板が変形すること無しに施すことができ、平坦性に優れるため、磁気ヘッドの低浮上化即ち高密度記録化が達成でき、比弾性率及び強度が大きいので、磁気ディスクの薄型化を達成できると共に磁気ディスクの破損も避けられる。さらにガラスとしても比較的安定に得ることができ、工業的規模での生産が容易であるため、安価な次世代磁気記録媒体用基板ガラスとして大いに期待できる。
さらに、本発明によれば、磁気ヘッドの低浮上化に対応できる高密度記録化が可能な磁気ディスク、及び薄型化をしても破損を回避できる磁気ディスクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ガラス基板２上に、順次、凹凸制御層３、下地層４、磁性層５、保護層６、潤滑層７を形成した磁気ディスク１の概略断面図。BACKGROUND OF THE INVENTION
[0001]
The present invention is a glass suitably used for a substrate for an information recording medium such as a magnetic disk or an optical disk, a heat-resistant substrate for a low-temperature polycrystalline silicon liquid crystal display device expected as a next-generation LCD, or a substrate for electric or electronic parts. About. In particular, the present invention relates to a glass suitable for an information recording medium substrate having a high specific elastic modulus and / or Young's modulus, high heat resistance, and high surface smoothness when used as a substrate.
[0002]
[Prior art]
The main components of a magnetic storage device such as a computer are a magnetic recording medium and a magnetic head for magnetic recording and reproduction. As a magnetic recording medium, a flexible disk and a hard disk are known. Among these, examples of substrate materials for hard disks (magnetic disks) include aluminum substrates, glass substrates, ceramic substrates, and carbon substrates. However, practically, an aluminum substrate and a glass substrate are mainly used depending on the size and application.
Recently, the flying height of a magnetic head has been remarkably reduced with the downsizing of hard disk drives for notebook personal computers and the increase in the density of magnetic recording. Accordingly, extremely high accuracy has been required for the surface smoothness of the magnetic disk substrate.
However, in the case of an aluminum alloy, since the hardness is low, even if polishing is performed using a highly accurate abrasive and machine tool, the polished surface is plastically deformed. It is difficult to manufacture. Even if nickel-phosphorus plating is applied to the surface of the aluminum alloy, the surface roughness Ra cannot be made 20 angstroms or less. In addition, as the size and thickness of hard disk drives progress, it is strongly required to reduce the thickness of the magnetic disk substrate. However, since the aluminum alloy has low strength and rigidity, it is difficult to make the disk thin while maintaining a predetermined strength required from the specifications of the hard disk drive.
[0003]
Therefore, a magnetic disk glass substrate having high strength, high rigidity, high impact resistance, and high surface smoothness has appeared. Glass substrates are attracting attention as current and future substrates because of their excellent surface smoothness and mechanical strength. As the glass substrate, for example, a chemically tempered glass substrate whose substrate surface is strengthened by an ion exchange method, a crystallized glass substrate subjected to crystallization treatment, and an alkali-free glass substrate substantially free of alkali are well known. Yes.
For example, as a chemically tempered glass substrate, Japanese Patent Laid-Open No. 1-239036 (hereinafter referred to as Prior Art 1) describes SiO in weight%.₂60-70%, Al₂O_Three0.5-14%, R₂10 to 32% of O (where R is an alkali metal), 1 to 15% of ZnO, B₂O_ThreeThere is disclosed a glass substrate for a magnetic recording medium reinforced by ion exchange of glass containing 1.1 to 14%.
[0004]
As crystallized glass, it is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-187711 (hereinafter referred to as Prior Art 2) in terms of wt%,₂50-65%, CaO 18-25%, Na₂6-11% O, K₂6-12% O, Al₂O_ThreeIs disclosed, and a glass substrate for a magnetic recording medium containing 0 to 2.5% of F, 5 to 9% of F and containing canasite as a main crystal is disclosed. Further, US Pat. No. 5,391,522 (hereinafter referred to as Prior Art 3) discloses SiO 2₂65 to 83%, Li₂8-13% O, K₂0 to 7% for O, 0.5 to 5.5% for MgO, 0 to 5% for ZnO, 0 to 5% for PbO (provided that 0.5 to 5% for MgO + ZnO + PbO), P₂O_Five1-4%, Al₂O_Three0-7%, As₂O_Three+ Sb₂O_Three0 to 2% of Li and fine Li as the main crystal₂O ・ 2SiO₂A glass substrate for crystallizing a magnetic disk containing crystal particles is disclosed.
As an alkali-free glass substrate, it is disclosed in JP-A-8-169724 (hereinafter referred to as Prior Art 4) in terms of% by weight, SiO 2₂+ Al₂O_Three35 to 55%, B₂O_Three0 to 10%, CaO + BaO 40 to 60%, CaO ≥ 5%, ZnO + SrO + MgO 0 to 10%, TiO₂0-5%, ZrO₂0-5%, As₂O_ThreeAnd / or Sb₂O_ThreeA glass substrate for a magnetic disk having a composition containing 0 to 1% is disclosed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the recent HDD (Hard disk driver) is required to increase the recording capacity in response to the high performance of personal computers, and further, the disk substrate is small in response to the miniaturization and high performance of personal computers. It has been proposed to reduce the thickness, reduce the thickness, lower the magnetic head, and increase the rotation speed of the disk. The thickness of the future 2.5 inch diameter disk substrate is expected to be reduced from the current 0.631 mm to 0.43 mm, and further to 0.381 mm. Recently, the demand for the rigidity of the substrate material has become more severe due to the higher density of 3.5-inch hard disk recording for servers and the higher speed of data processing, and the limits of conventional aluminum substrates have begun to appear. In the future, it is expected that hard disks will be further increased in capacity and size. Therefore, the substrate material for magnetic recording media is required to be thinner, stronger, higher surface flatness, higher impact resistance, and the like.
[0006]
However, the thinner the disk substrate, the more likely it is to bend or warp. On the other hand, as the recording density is increased, the magnetic head is lowered and the magnetic disk is rotated at a higher speed. The above-described deflection and warpage of the substrate cause damage to the magnetic disk. However, when a substrate made of glass that is currently used for a hard disk is made thinner than the present one, problems due to the above-described deflection and warp become obvious, and cannot be made thin.
It can be evaluated from the specific elastic modulus (= Young's modulus / specific gravity) or Young's modulus of the substrate material how much the disk substrate is bent or warped. In order to suppress the deflection and warping of the substrate to such an extent that no problem occurs even when the thickness is reduced, a material having a higher specific modulus is required. In addition, a material having a higher Young's modulus is required in order to suppress the substrate to such a degree that a problem of deflection does not occur when the substrate is rotated at a high speed.
[0007]
This can be explained based on the following facts. In other words, with the recent downsizing, increase in capacity, and speed of HDDs, the thickness of future magnetic recording media substrates will now be increased from 0.8 mm at 3.5 inches to 0.635 mm, and from 0.635 mm to 0.43 mm at 2.5 inches. It is expected to be as thin as 0.38mm. Also, the substrate rotation speed is predicted to increase from the current maximum speed of 7200 rpm to 10000 rpm and further to 14000 rpm. The thinner the substrate for magnetic recording media, the more likely it is to bend, swell, or warp, and the more the substrate rotates, the more stress the substrate receives (the force acting on the disk based on the wind pressure generated by the rotation). Can be expected to increase. Based on the theory of mechanics, the deflection W of a disk receiving a load of P per unit area is expressed by the following equation.
[0008]
[Formula 1]

Where a is the outer diameter of the disk, h is the thickness of the substrate, and E is the Young's modulus of the disk material. In a stationary state, the force applied to the disk is only gravity, and the deflection W is expressed by the following equation, where d is the specific gravity of the disk material.
[0009]
[Formula 2]

Here, G is a specific elastic modulus (= Young's modulus / specific gravity) of the disk material.
On the other hand, in the rotating state of the disc, when it is considered that the gravity component can be ignored by balancing the centrifugal force component, the force applied to the disc may be a wind pressure based on the rotation. The wind pressure is a function of the disk rotation speed, and is generally said to be proportional to the square of it. Therefore, the deflection W when the disk rotates at high speed is expressed by the following equation.
[0010]
[Formula 3]

Therefore, a substrate material having a high Young's modulus E is required to suppress the deflection of the high-speed rotation substrate. According to calculations by the present inventors, when the thickness of a 2.5-inch substrate is reduced from 0.635 mm to 0.43 mm and the thickness of a 3.5-inch substrate is reduced from 0.8 mm to 0.635 mm, a substrate material having a higher specific modulus than conventional materials is required. Is done. Also, if the rotational speed of the 3.5-inch high-end board is increased from the current 7200 rpm to the future 10,000 rpm, an aluminum board having a Young's modulus of about 70 GPa cannot be used, and a new board material having a higher Young's modulus is required. . The higher the specific modulus or Young's modulus of the substrate material, the higher the rigidity of the substrate, and the greater the impact resistance and strength of the substrate, so a glass material with a high specific modulus and a large Young's modulus. There is a strong demand from the HDD market.
[0011]
In addition to the specific elastic modulus and Young's modulus, there are physical properties required for a glass substrate for a magnetic recording medium in order to increase the recording density. One is high heat resistance and one is high surface smoothness. In order to increase the recording density of the magnetic recording medium, it is necessary to improve the magnetic characteristics such as the coercive force of the magnetic layer (magnetic recording layer). The coercive force of the magnetic layer varies depending on the magnetic material used, but it can be increased by heat treatment even with the same material. Therefore, apart from the development of a new magnetic material, it is desired to heat-treat the magnetic layer formed on the substrate at a higher temperature for the purpose of obtaining a higher coercive force using the existing material. Further, it is possible to increase the recording density by lowering the magnetic head. Therefore, the magnetic head will be further lowered in the future. In order to enable low flying height of the magnetic head, it is necessary that the disk surface has high smoothness. For this purpose, the surface smoothness of the substrate is required.
[0012]
However, the chemically strengthened glass disclosed in Prior Art 1 has a glass transition point of around 500 ° C. On the other hand, in order to improve the magnetic properties such as coercive force of the magnetic layer, a heat treatment at a temperature higher than 500 ° C. is effective. Therefore, the chemically strengthened glass described in Prior Art 1 has insufficient heat resistance of the glass itself. Chemically strengthened glass generally has an ion exchange layer of alkali metal ions on the surface of glass. However, when a magnetic layer is formed on the surface of chemically strengthened glass and subjected to heat treatment, there is a problem that ions in the ion exchange layer move to the magnetic layer and have a bad influence. The movement of alkali metal ions to the magnetic layer becomes more active as the temperature increases. In order to suppress such movement of alkali metal ions, heat treatment at a lower temperature is preferable. Using a chemically strengthened glass substrate, it is difficult to improve magnetic properties by heat treatment at a high temperature, and it is difficult to obtain a magnetic recording medium having a high coercive force.
The above chemically strengthened glass has a specific modulus of about 30 × 10⁶Since the Young's modulus is about 80 GPa and the rigidity is low, there is a disadvantage that it cannot be used for a 3.5-inch high-end disk substrate or a thinned disk substrate. In addition, the chemically tempered glass substrate has a stress layer formed on both the front and back sides, but if the stress layer is not applied with uniform and equivalent stress, it will warp, resulting in low flying and high speed rotation of the magnetic head. It is difficult to respond.
[0013]
Conventional crystallized glass as disclosed in Prior Art 2 and 3 has excellent heat resistance because it does not cause a transition. However, the glass substrate for a magnetic recording medium is required to have a smooth surface as much as the recording density becomes high. This is because it is necessary to lower the flying height of the magnetic head in order to increase the recording density of the magnetic recording medium. However, since crystallized glass contains a large number of fine particles, it is difficult to obtain a substrate having a surface roughness (Ra) of 10 angstroms or less. As a result, the flatness of the surface is poor, and the surface shape of the magnetic disk is deteriorated. In order to prevent the magnetic head from being attracted to the magnetic disk, for example, an unevenness control layer formed on the substrate is formed. However, a substrate using crystallized glass has a problem that it is difficult to control the surface morphology of the unevenness control layer.
[0014]
The alkali-free glass described in Prior Art 4 has a transition temperature as high as 730 ° C. at the maximum. However, the specific modulus of glass is 27-34 × 10⁶Since it is about Nm / kg and the Young's modulus is about 70 to 90 GPa, it cannot cope with the thinning of the magnetic disk substrate.
[0015]
An example of a substrate having excellent heat resistance is a carbon substrate for a magnetic recording medium as disclosed in, for example, JP-A-3-273525 (hereinafter referred to as Prior Art 5). However, the carbon substrate has a specific modulus of 15 to 19 x 10⁶It is as low as Nm / kg, has a mechanical strength inferior to that of glass, and it is difficult to cope with the thinning of the substrate that is required as the magnetic disk becomes smaller. Further, the carbon substrate has many surface defects, and it is difficult to increase the recording density.
[0016]
Thus, currently, oxide glasses having a high specific modulus or Young's modulus, high heat resistance, excellent surface smoothness (surface roughness <5 angstroms), and capable of mass production at low cost are available on the market. I haven't found it yet. SiO well known as a commercially available high Young's modulus oxide glass₂-Al₂O_ThreeThe Young's modulus is about 80-90 Gpa at most even in the -MgO glass. Therefore, we have 36 × 10⁶In order to provide a glass material having a specific elastic modulus G of Nm / kg or more, or a Young's modulus of 110 Gpa or more, a new glass composition is designed based on theoretical calculations proposed by the present inventors. The test study was repeated. As a result, Al₂O_Three, Y₂O_Three, MgO, TiO₂By introducing a large amount of components that greatly contribute to the improvement of the Young's modulus of glass such as rare earth metal oxides, it has an unprecedented high Young's modulus, has excellent surface smoothness, high heat resistance, and is inexpensive The present invention was completed by finding glass that can be mass-produced.
[0017]
In other words, the present invention provides high strength and high impact resistance, high specific elastic modulus, high heat resistance, and high surface smoothness that will be required in connection with future downsizing, thinning, and high recording density of information recording medium substrates. It aims at providing the new glass material which satisfy | fills property.
More specifically, the object of the present invention is to have a specific modulus of 36 × 10⁶An object of the present invention is to provide a glass substrate having a surface roughness of not less than Nm / kg, a glass transition temperature of not less than 700 ° C. and not containing microcrystalline particles and a high surface smoothness (surface roughness Ra of 9 angstroms or less).
It is a further object of the present invention to provide a glass substrate having a Young's modulus of 110 GPa or more and no microcrystalline particles and high surface smoothness (surface roughness Ra of 9 angstroms or less).
[0018]
[Means for Solving the Problems]
  To achieve the above purposeofThe present invention is as follows.
[Claims1] As oxides constituting glass, expressed in mol%, SiO₂: 25-52%, Al₂O_Three: 5-35%, MgO: 15-45%, Y₂O_Three: 0-17%, TiO₂: 0-25%, ZrO₂: 0-8%, CaO: 1-30%, Y₂O_Three+ TiO₂+ ZrO₂+ CaO: 5-30%, B₂O_Three+ P₂O_Five: Having a composition of 0-5% and specific modulus of 36 × 10⁶Nm / kg or moreAnd for magnetic disk substratesGlass characterized by that.
[Claims2] As₂O_Three+ Sb₂O_Three: 0-3%, ZnO + SrO + NiO + CoO + FeO + CuO + Cr₂O_Three+ Fe₂O_Three+ B₂O_Three+ P₂O_Five+ V₂O_Five: Further containing 0-5%1Glass described in 1.
[Claims3] As oxides constituting glass, expressed in mol%, SiO₂: 25-50%, Al₂O_Three: 10-37%, MgO: 5-40%, TiO₂: It has a composition of 1-25% and specific modulus is 36 × 10⁶Nm / kg or moreAnd for magnetic disk substratesGlass characterized by that.
[Claims4] Y₂O_Three: 0-17%, ZrO₂: 0-8%, CaO: 0-25%, As₂O_Three+ Sb₂O_Three: 0-3%, ZnO + SrO + NiO + CoO + FeO + CuO + Fe₂O_Three+ Cr₂O_Three+ B₂O_Three+ P₂O_Five+ V₂O_Five: The claim further includes 0-5%3Glass described in 1.
[Claims5] As oxides constituting glass, expressed in mol%, SiO₂: 25-50%, Al₂O_Three: 20-40%, CaO: 8-30%, Y₂O_Three: It has a composition of 2-15% and specific elastic modulus is 36 × 10⁶Nm / kg or moreAnd for magnetic disk substratesGlass characterized by that.
[Claims6] MgO: 0-20%, TiO₂: 0-25%, Li₂O: 0-12%, As₂O_Three+ Sb₂O_Three: 0-3%, ZnO + SrO + NiO + CoO + FeO + CuO + Fe₂O_Three+ Cr₂O_Three+ B₂O_Three+ P₂O_Five+ V₂O_Five: The claim further includes 0-5%5Glass described in 1.
[Claims7The Young's modulus is 110 GPa or more.6Glass of any one of these.
[Claims8Claims with a transition temperature higher than 700 ° CAny one of 1-7Glass described in 1.
[Claims9A glass substrate for a magnetic disk comprising the glass according to any one of claims 1 to 8.
[Claims10]The glass substrate according to claim 9.A magnetic disk having at least a magnetic layer thereon.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the present invention, glass is glass that does not substantially contain crystal particles, and does not include crystallized glass or glass ceramics containing at least 20% or more of crystal particles.
[0020]
Glass according to claims 1-3
The glass according to claim 1 of the present invention has a specific modulus G of 36 × 10 6.⁶A glass for a substrate characterized by being Nm / kg or more.
Specific elastic modulus G is 36 × 10⁶If the substrate is less than Nm / kg, the deflection becomes large when the substrate is used. For example, when the substrate is 0.43 mm or less in thickness required for the next-generation magnetic recording medium disk, the maximum deflection is larger than 1.4 μm. . As a result, there arises a problem that the flying stability of the head cannot be obtained and recording / reproduction cannot be performed stably. Furthermore, in order to obtain a substrate with a maximum deflection of 1.25 μm or less, the specific elastic modulus G is 37 × 10⁶Glass of Nm / kg or more is preferable. In addition, even if the substrate is thinner and has a thickness of 0.381 mm or less, a specific elastic modulus of 42 × 10 can be obtained from the viewpoint of obtaining a substrate with a maximum deflection of 1.4 μm or less.⁶More preferably, the glass is Nm / kg or more. The higher the specific elastic modulus, the better, but practically about 45 × 10⁶Nm / kg or less.
[0021]
The glass according to claim 2 has a specific elastic modulus G of 36 × 10 6.⁶In addition to being Nm / kg or more, the glass can have a surface roughness (Ra) of 9 angstroms or less. Higher surface smoothness makes it possible to lower the flying height of the head to increase the density of the magnetic disk. By making the surface roughness (Ra) 9 angstroms or less, the flying height can be lowered more than the conventional one. Become. In order to further increase the density of the magnetic disk, it is preferable that the glass has a surface roughness (Ra) of 6 angstroms or less.
The glass of claim 3 has a specific modulus G of 36 × 10 6.⁶In addition to being Nm / kg or more and / or having a surface roughness (Ra) of 9 angstroms or less, the glass has a transition temperature higher than 700 ° C. Since the transition point temperature is higher than 700 ° C., a substrate having higher heat resistance than that of a conventional substrate can be provided in addition to a reduction in deflection, and a magnetic disk having improved magnetic properties such as coercive force is provided. be able to.
[0022]
The glass of Claims 4-9 can be mentioned as a specific example of the glass which has the characteristic of Claims 1-3. In order to satisfy the characteristics described in claims 1 to 3, these glasses have a configuration using an oxide glass composed of a cation having a small ionic radius, a strong chemical bonding force, and a high packing density in the glass structure. It has become.
[0023]
Glass according to claims 4 and 5.
The glass composition according to claim 4 is a composition mainly configured to increase the specific elastic modulus, and the specific elastic modulus G is 36 × 10 6.⁶Nm / kg or more. Specific elastic modulus G is 36 × 10⁶By being Nm / kg or more, a substrate having a small deflection can be obtained. For example, even when a substrate having a thickness of 0.43 mm or less required for the next generation magnetic recording medium disk is used, a substrate having a maximum deflection of less than 1.4 μm can be obtained. As a result, the flying stability of the head is excellent, and recording and reproduction can be performed stably. Furthermore, in order to obtain a substrate with a maximum deflection of 1.25 μm or less, the specific elastic modulus G is 37 × 10⁶Nm / kg or more is preferable. In addition, even when the substrate is thinner and has a thickness of 0.381 mm or less, a specific elastic modulus of 42 × 10 is obtained from the viewpoint of obtaining a substrate with a maximum deflection of 1.4 μm or less.⁶More preferably, the glass is Nm / kg or more. The higher the specific elastic modulus, the better, but practically about 45 × 10⁶Nm / kg or less.
[0024]
Furthermore, the glass according to claims 4 and 5 can have a surface roughness (Ra) of 9 angstroms or less. Higher surface smoothness makes it possible to lower the flying height of the head to increase the density of the magnetic disk. By making the surface roughness (Ra) 9 angstroms or less, the flying height can be lowered more than the conventional one. Become. In order to further increase the density of the magnetic disk, the surface roughness (Ra) is preferably 6 angstroms or less.
Moreover, the glass of Claims 4 and 5 is a glass whose transition temperature is higher than 700 degreeC. Since the transition point temperature is higher than 700 ° C., a substrate having higher heat resistance than that of a conventional substrate can be provided in addition to a reduction in deflection, and a magnetic disk having improved magnetic properties such as coercive force is provided. be able to.
[0025]
SiO₂Is a component that acts as a glass network-forming oxide and increases the stability of the glass structure, that is, the crystallization stability against devitrification. SiO₂Is Al₂O_ThreeIn combination with an intermediate oxide such as the above, mechanical properties required for a substrate for a magnetic recording medium such as strength and rigidity of the glass can be increased, and the heat resistance of the glass can also be improved. However, more than 52% SiO as the main component of glass₂Oxide glass introduced with 36 × 10⁶Since it shows almost no specific elastic modulus exceeding Nm / kg, SiO₂The content of is suitably 52 or less. On the other hand, SiO₂If the content of is less than 25%, the crystallization stability of the glass is considerably deteriorated, and a glass that is stable enough to be mass-produced cannot be produced. So SiO₂The lower limit is 25%. So SiO₂The content of is suitably in the range of 25 to 52%, preferably in the range of 30 to 50%.
[0026]
Al₂O_ThreeIs a component that contributes to the high heat resistance and durability of glass.₂At the same time, it is very important as a component that stabilizes the glass structure and increases its rigidity. Especially Al₂O_ThreeSiO₂When replacing and introducing into glass, Al₂O_ThreeHas a great effect of entering the glass skeleton and increasing the Young's modulus and heat resistance of the glass as a skeleton-forming component. That is, Al₂O_ThreeIs an essential component for increasing the Young's modulus of glass and improving heat resistance. But Al₂O_ThreeIf the content of is less than 5%, the Young's modulus of the glass cannot be sufficiently improved. Also, Al₂O_ThreeIf the content exceeds 35%, it becomes impossible to introduce a large amount of MgO, which is a component that contributes to the improvement of the specific elastic modulus of the glass, and the high-temperature meltability of the glass also deteriorates. So Al₂O_ThreeThe content of is suitably in the range of 5 to 35%, preferably in the range of 7 to 32%.
[0027]
MgO is a component introduced to improve the rigidity and strength of the glass and improve the high-temperature solubility. It also contributes to the improvement of crystallization stability and glass homogeneity. Especially Al₂O_ThreeWhen the content of is less than 20%, it is preferable to introduce a large amount of MgO in order to maintain the high specific modulus of glass. However, if the MgO content exceeds 45%, a glass having crystallization stability sufficient for mass production cannot be produced. Further, if the MgO content is less than 15%, the Young's modulus of the glass tends to decrease. Therefore, the MgO content is suitably in the range of 15 to 45%, preferably in the range of 22 to 40%.
[0028]
Y₂O_ThreeIs a component added to increase the crystallization stability of glass and improve durability and high-temperature melting property. Especially small amounts of Y₂O_ThreeIs greatly contributing to the improvement of the glass specific elastic modulus and the improvement of the glass homogeneity. But Y₂O_ThreeIf too much is added, the Young's modulus of the glass increases, but the specific gravity also increases abruptly, which tends to lower the specific modulus of the glass. So Y₂O_ThreeThe content of is suitably 17% or less, preferably 15% or less. Y₂O_ThreeIn order to obtain the obvious addition effect of Y₂O_ThreeThe content of is preferably 0.5% or more.
[0029]
TiO₂Works as both a glass skeleton-forming component and a modifying component, lowers the high-temperature viscosity of glass, improves its meltability, and stabilizes its structure and increases its durability. TiO₂When introduced into glass as a component, the specific gravity of the glass does not increase so much, whereas the Young's modulus of the glass can be greatly improved. Especially MgO and Al₂O_ThreeFor glass that introduces a lot of TiO₂Improves the high-temperature melting and crystallization stability of the glass, MgO and Al₂O_ThreeIt can be greatly expected that the specific modulus of the glass is increased by a combination with an oxide such as. However, TiO₂If too much is introduced, the phase separation tendency of the glass becomes stronger, and on the contrary, there is a tendency to deteriorate the crystallization stability and the homogeneity of the glass. So, TiO₂The content of is suitably 25% or less, preferably 20% or less. TiO₂In order to obtain the obvious addition effect of TiO₂The content of is preferably 1% or more.
[0030]
CaO is a component introduced together with MgO to improve the rigidity and strength of the glass and improve the high-temperature solubility. CaO, like MgO, contributes to improving the crystallization stability of glass and glass homogeneity. As mentioned above, Al₂O_ThreeWhen the content of selenium is less than 20%, it is preferable to introduce a large amount of MgO in order to maintain the high specific modulus of the glass. In this case, CaO mainly improves the high-temperature melting property and crystallization stability of the glass. It becomes a component introduced in order to do. However, if the content of CaO exceeds 30%, a glass having crystallization stability sufficient for mass production cannot be produced. Therefore, the CaO content is suitably 30% or less, preferably 27% or less. In order to obtain a clear effect of addition of CaO, the content of CaO is preferably 2% or more.
[0031]
ZrO₂Is a component added mainly to increase the durability and rigidity of the glass. A small amount of ZrO₂In the case of adding, there is an effect of improving the heat resistance of the glass, and the crystallization stability against devitrification of the glass is also improved. But ZrO₂If it exceeds 8%, the high-temperature solubility of the glass is remarkably deteriorated, the surface smoothness of the glass is also deteriorated, and the specific gravity is also increased. So ZrO₂The content of is suitably 8% or less, preferably 6% or less. ZrO₂In order to obtain the obvious addition effect of ZrO₂The content of is preferably 0.5% or more.
[0032]
Y₂O_Three+ TiO₂+ ZrO₂+ CaO is suitably in the range of 1-30%. These components are components that contribute to the improvement of the Young's modulus and the crystallization stability of the glass. If the total of these components is less than 1%, the Young's modulus of the glass tends to be low, and the crystallization stability of the glass tends to decrease. On the other hand, any of these components increases the specific gravity of the glass, and if it is introduced in a large amount, the specific elastic modulus of the glass becomes small. So Y₂O_Three+ TiO₂+ ZrO₂The + CaO content is suitably in the range of 1-30%, preferably in the range of 5.5-27%.
[0033]
P₂O_FiveAnd B₂O_ThreeAre components added to adjust the high-temperature solubility of glass. For example, a small amount of P₂O_FiveOr B₂O_ThreeWhen glass is introduced into the glass, the specific elastic modulus of the glass does not change greatly, whereas the high temperature viscosity of the glass becomes considerably low, so that the effect of facilitating the melting of the glass is great. B₂O_Three+ P₂O_FiveFrom the viewpoints of improving the solubility of the glass and adjusting the crystallization stability and physical properties of the glass, the total of is suitably 5% or less, preferably 3.5% or less. B₂O_ThreeAnd P₂O_FiveIn order to obtain the obvious addition effect, the total content is preferably 0.5% or more.
[0034]
As₂O_ThreeAnd Sb₂O_ThreeIs a component added as a defoaming agent in order to homogenize the glass. Appropriate amount of As according to the high temperature viscosity of each glass₂O_ThreeAnd Sb₂O_ThreeOr As₂O_Three+ Sb₂O_ThreeWhen glass is added to glass, a more homogeneous glass is obtained. However, if the amount of the defoaming agent is too large, the specific gravity of the glass tends to increase and the specific elastic modulus tends to decrease, and there is also a tendency to react with the melting platinum crucible and damage the crucible. Therefore, the addition amount is suitably 3% or less, preferably 2% or less. In addition, in order to acquire the clear addition effect of these defoaming agents, it is preferable to make the content into 0.2% or more.
[0035]
In addition, V₂O_Five, Cr₂O_Three, ZnO, SrO, NiO, CoO, Fe₂O_ThreeOther components such as CuO are components added when adjusting the high-temperature melting property and physical properties of the glass. For example, a small amount of V₂O_Five, Cr₂O_ThreeWhen a colorant such as CuO or CoO is added to the glass, the glass has infrared absorption characteristics, and the heat treatment of the magnetic film by heating lamp irradiation can be effectively performed. ZnO + SrO + NiO + CoO + FeO + CuO + Fe₂O_Three+ Cr₂O_Three+ B₂O_Three+ P₂O_Five+ V₂O_FiveFrom the viewpoints of improving the solubility of the glass and adjusting the crystallization stability and physical properties of the glass, the total of is suitably 5% or less, preferably 4% or less.
[0036]
In addition to the above components, impurities in the raw material, such as Fe₂O_ThreeAnd Cl, F, SO as glass fining agents_ThreeEven if each is contained up to 1%, the intended physical properties of the glass of the present invention are not substantially impaired.
In addition, since this glass is a non-alkali glass that does not substantially contain an alkali component, when a thin film is formed on a substrate made of this glass, the alkali component does not diffuse into the thin film on the substrate and does not have an adverse effect. .
[0037]
Glass according to claims 6 and 7.
The glass composition according to claims 6 and 7 is a composition mainly configured to increase the specific elastic modulus, and the specific elastic modulus G is 36 × 10 6.⁶Nm / kg or more. Specific elastic modulus G is 36 × 10⁶By being Nm / kg or more, a substrate having a small deflection can be obtained. For example, even when a substrate having a thickness of 0.43 mm or less required for a next-generation magnetic recording medium disk is used, a substrate having a maximum deflection of less than 1.4 μm can be obtained. As a result, the flying stability of the head is excellent, and recording and reproduction can be performed stably. Furthermore, in order to obtain a substrate with a maximum deflection of 1.25 μm or less, the specific elastic modulus G is 37 × 10⁶Nm / kg or more is preferable. In addition, even if the substrate is thinner and has a thickness of 0.381 mm or less, a specific elastic modulus of 42 × 10 can be obtained from the viewpoint of obtaining a substrate with a maximum deflection of 1.4 μm or less.⁶More preferably, the glass is Nm / kg or more. The higher the specific elastic modulus, the better, but practically about 45 × 10⁶Nm / kg or less.
[0038]
Furthermore, the glass according to claims 6 and 7 can have a surface roughness (Ra) of 9 angstroms or less. Higher surface smoothness makes it possible to lower the flying height of the head to increase the density of the magnetic disk. By making the surface roughness (Ra) 9 angstroms or less, the flying height can be lowered more than the conventional one. Become. In order to further increase the density of the magnetic disk, the surface roughness (Ra) is preferably 6 angstroms or less.
The glasses according to claims 6 and 7 are glasses having a transition temperature higher than 700 ° C. Since the transition point temperature is higher than 700 ° C., a substrate having higher heat resistance than that of a conventional substrate can be provided in addition to a reduction in deflection, and a magnetic disk having improved magnetic properties such as coercive force is provided. be able to.
[0039]
SiO₂Is a component that acts as a glass network-forming oxide and increases the stability of the glass structure, that is, the crystallization stability against devitrification. SiO₂Al₂O_ThreeBy combining with an intermediate oxide such as the above, the mechanical properties required for the magnetic recording medium substrate such as the strength and rigidity of the glass can be increased, and the heat resistance of the glass can also be improved. However, the amount of SiO exceeding 50% as the main component of glass₂The glass containing Al is a component that contributes to improving the impact resistance and mechanical strength of glass.₂O_ThreeCan not be introduced. Therefore, the upper limit of the content is suitably 50% from the viewpoint of obtaining a glass having a larger specific elastic modulus. On the other hand, SiO₂If the content is less than 25%, the crystallization stability of the glass is considerably deteriorated, and a stable glass that can be mass-produced cannot be produced. So SiO₂The lower limit is suitably 25%. SiO₂The content of is suitably in the range of 25-50%, preferably in the range of 30-49%.
[0040]
Al₂O_ThreeIs a component that contributes to the high heat resistance and durability of glass.₂At the same time, it is very important as a component that stabilizes the glass structure and increases its rigidity. Especially Al₂O_ThreeSiO₂When replacing and introducing into glass, Al₂O_ThreeHas a great effect of entering the glass skeleton and increasing the Young's modulus and heat resistance of the glass as a skeleton-forming component. That is, Al₂O_ThreeIs an essential component for increasing the Young's modulus of glass and improving heat resistance. However, if the MgO content is 25% or less in order to further increase the bending strength and impact resistance of the glass, Al₂O_ThreeIf the content of is less than 10%, the Young's modulus of the glass cannot be sufficiently improved, and a desired specific elastic modulus cannot be obtained. Also, Al₂O_ThreeIf the content exceeds 37%, the high-temperature meltability of the glass deteriorates, a homogeneous glass cannot be produced, and the crystallization stability of the glass also decreases. So Al₂O_ThreeThe upper limit of the content of is suitably 37%. Al₂O_ThreeThe content of is suitably in the range of 10 to 37%, preferably in the range of 11 to 35%.
[0041]
MgO is a component introduced to improve the rigidity and strength of the glass and improve the high-temperature solubility. MgO also contributes to the improvement of crystallization stability and glass homogeneity. In particular, Al as a component that greatly contributes to the improvement of Young's modulus of glass₂O_ThreeWhen a large amount of is introduced, MgO is a preferred component for improving the stability of the glass structure and for reducing the viscosity at high temperature to facilitate melting. However, if the MgO content exceeds 40%, a large amount of Al is added to increase the impact resistance and strength of the glass.₂O_ThreeWith a composition that introduces, a glass having crystallization stability enough to be mass-produced cannot be produced. On the other hand, if the MgO content is less than 5%, a glass having sufficient stability and high specific modulus cannot be produced. Therefore, the MgO content is suitably in the range of 5 to 40%, preferably in the range of 7 to 35%.
[0042]
TiO₂Works as both a glass skeleton-forming component and a modifying component, lowers the high-temperature viscosity of glass and improves its meltability, and stabilizes the structure and increases its durability. TiO₂When introduced into glass as a component, the specific gravity of the glass does not increase so much, whereas the Young's modulus of the glass can be greatly improved. Especially Al₂O_ThreeFor glass that introduces a lot of TiO₂Improves the high-temperature melting and crystallization stability of glass, Al₂O_ThreeIt can be greatly expected that the specific elastic modulus of the glass will be increased by the combination. However, TiO₂If the content of C exceeds 25%, the tendency of phase separation of the glass becomes stronger, which tends to deteriorate the crystallization stability and homogeneity of the glass. 1% or more of TiO₂The high temperature solubility of glass is greatly improved. So, TiO₂The content of is suitably in the range of 1 to 25%, preferably in the range of 2 to 20%.
[0043]
Y₂O_ThreeIs a component that improves the Young's modulus of glass, enhances crystallization stability, and improves durability and high-temperature meltability. Especially to increase the bending strength and impact resistance of glass₂O_ThreeAl is introduced into glass.₂O_ThreeY as an auxiliary melting agent₂O_ThreeThe effect is excellent. For example, more than 25% Al₂O_ThreeY is introduced into the glass₂O_ThreeA homogeneous glass can be produced by adding. Y₂O_ThreeIs relatively expensive, it is preferable in terms of cost to add a small amount. Also, an appropriate amount of Y₂O_ThreeOf Y greatly contributes to the improvement of the glass specific elastic modulus,₂O_ThreeIf the content of C exceeds 17%, the increase in specific gravity is superior to the increase in Young's modulus of glass, and it does not contribute to the improvement of the specific modulus of glass. So Y₂O_ThreeThe content of Al₂O_ThreeThe range of 0 to 17%, preferably 1 to 15%, is appropriate depending on the amount of introduced.
[0044]
CaO, together with MgO, is a component that can improve the rigidity and strength of the glass and improve the high-temperature solubility. It contributes to the improvement of crystallization stability and glass homogeneity. Al as a component that greatly contributes to improving the Young's modulus of glass₂O_ThreeWhen a large amount of CaO is introduced, addition of CaO is preferable in order to improve the stabilization of the glass structure and to facilitate melting by lowering the high temperature viscosity. When the CaO content exceeds 25%, a large amount of Al is added to increase the impact resistance and strength of the glass.₂O_ThreeIn the case of a composition incorporating, a glass having crystallization stability sufficient for mass production cannot be produced. Therefore, the upper limit of the CaO content is suitably 25%. In order to obtain a clear addition effect of CaO, the content is preferably 2% or more.
[0045]
ZrO₂Is a component added mainly to increase the durability and rigidity of the glass. A small amount of ZrO₂In the case of adding, there is an effect of improving the heat resistance of the glass, and the crystallization stability against devitrification of the glass is also improved. But ZrO₂If the content exceeds 8%, the high-temperature solubility of the glass is remarkably deteriorated, the surface smoothness of the glass is also deteriorated, and the specific gravity is also increased. So ZrO₂The content of is suitably 8% or less, preferably 6% or less. ZrO₂In order to obtain the obvious addition effect of ZrO₂The content of is preferably 0.5% or more.
[0046]
As₂O_ThreeAnd Sb₂O_ThreeIs a component added as a defoaming agent in order to homogenize the glass. Appropriate amount of As according to the high temperature viscosity of each glass₂O_ThreeAnd Sb₂O_ThreeOr As₂O_Three+ Sb₂O_ThreeWhen glass is added to glass, a more homogeneous glass is obtained. However, if the amount of these defoaming agents added is too large, the specific gravity of the glass tends to increase and the specific elastic modulus tends to decrease, and there is also a tendency to react with the melting platinum crucible and damage the crucible. Therefore, the addition amount is suitably 3% or less, preferably 2% or less. In addition, in order to acquire the clear addition effect of these defoaming agents, it is preferable to make the content into 0.2% or more.
[0047]
P₂O_Five, V₂O_Five, B₂O_Three, Cr₂O_Three, ZnO, SrO, NiO, CoO, Fe₂O_ThreeOther components such as CuO can be added when adjusting the high-temperature melting properties and physical properties of the glass. For example, a small amount of P₂O_FiveWhen glass is introduced into the glass, the specific elastic modulus of the glass does not change greatly, whereas the high temperature viscosity of the glass becomes considerably low, so that the effect of facilitating the melting of the glass is great. Also, a small amount of V₂O_Five, Cr₂O_ThreeWhen a colorant such as CuO or CoO is added to the glass, the glass has infrared absorption characteristics, and the heat treatment of the magnetic film by heating lamp irradiation can be effectively performed. ZnO + SrO + NiO + CoO + FeO + CuO + Fe₂O_Three+ Cr₂O_Three+ B₂O_Three+ P₂O_Five+ V₂O_FiveFrom the viewpoints of improving the high-temperature melting property of the glass and adjusting the mechanical and thermal properties of the glass, it is appropriate that the total is 5% or less.
[0048]
In addition to the above components, impurities in the raw material, such as Fe₂O_ThreeAnd Cl, F, SO as glass fining agents_ThreeEven if each is contained up to 1%, the intended physical properties of the glass of the present invention are not substantially impaired.
Li₂When O is contained, it is possible to perform chemical strengthening treatment by ion exchange in order to increase the strength of the glass. Meanwhile, Li₂In the case of an alkali-free glass containing no O, when a thin film is formed on a substrate made of this glass, the alkali component does not diffuse into the thin film on the substrate and does not have an adverse effect.
[0049]
Glass according to claims 8 and 9.
The glass composition according to claims 8 and 9 is a composition mainly configured to increase the specific elastic modulus, and the specific elastic modulus G is 36 × 10 6.⁶Nm / kg or more. Specific elastic modulus G is 36 × 10⁶By being Nm / kg or more, a substrate having a small deflection can be obtained. For example, even when a substrate having a thickness of 0.43 mm or less required for the next generation magnetic recording medium disk is used, a substrate having a maximum deflection of less than 1.4 μm can be obtained. As a result, the flying stability of the head is excellent, and recording and reproduction can be performed stably. Furthermore, in order to obtain a substrate with a maximum deflection of 1.25 μm or less, the specific elastic modulus G is 37 × 10⁶Nm / kg or more is preferable. In addition, even when the substrate is thinner and has a thickness of 0.381 mm or less, a specific elastic modulus of 42 × 10 is obtained from the viewpoint of obtaining a substrate with a maximum deflection of 1.4 μm or less.⁶More preferably, the glass is Nm / kg or more. The higher the specific elastic modulus, the better, but practically about 45 × 10⁶Nm / kg or less.
[0050]
Furthermore, the glass according to claims 8 and 9 can have a surface roughness (Ra) of 9 angstroms or less. Higher surface smoothness makes it possible to lower the flying height of the head to increase the density of the magnetic disk. By making the surface roughness (Ra) 9 angstroms or less, the flying height can be lowered more than the conventional one. Become. In order to further increase the density of the magnetic disk, the surface roughness (Ra) is preferably 6 angstroms or less.
The glasses according to claims 8 and 9 are glasses having a transition point temperature higher than 700 ° C. Since the transition point temperature is higher than 700 ° C., a substrate having higher heat resistance than that of a conventional substrate can be provided in addition to a reduction in deflection, and a magnetic disk having improved magnetic properties such as coercive force is provided. be able to.
[0051]
SiO₂Is a component that acts as a glass network-forming oxide and increases the stability of the glass structure, that is, the crystallization stability against devitrification. Also Al₂O_ThreeIn combination with an intermediate oxide such as the above, mechanical properties required for a substrate for a magnetic recording medium such as strength and rigidity of the glass can be increased, and the heat resistance of the glass can also be improved. However, however, SiO exceeds 50% as the main component of glass.₂CaO-Al with introduced₂O_Three-SiO₂The oxide glass is 36 × 10⁶Since it shows almost no specific elastic modulus exceeding Nm / kg, SiO₂The content of is suitably 50% or less. On the other hand, SiO₂In the case where the content of is 25% or less, the crystallization stability of the glass is considerably deteriorated, and a stable glass that can be mass-produced cannot be produced. So SiO₂The lower limit is 25%. So SiO₂The content of is suitably in the range of 25-50%, preferably in the range of 30-50%.
[0052]
Al₂O_ThreeIs a component that contributes to the high heat resistance and durability of glass.₂At the same time, it is very important as a component that stabilizes the glass structure and increases its rigidity. Especially Al₂O_ThreeSiO₂When replacing and introducing into glass, Al₂O_ThreeHas a great effect of entering the glass skeleton and increasing the Young's modulus and heat resistance of the glass as a skeleton-forming component. That is, Al₂O_ThreeIs an essential component for increasing the Young's modulus of glass and improving heat resistance. But Al₂O_ThreeIf the content of is less than 20%, the Young's modulus of the glass cannot be sufficiently improved. Also, Al₂O_ThreeIf the content of exceeds 40%, the high-temperature melting property of the glass also deteriorates, so that a homogeneous glass cannot be produced and the crystallization stability of the glass also decreases. So Al₂O_ThreeThe content of is suitably in the range of 20-40%, preferably in the range of 21-37%.
[0053]
CaO is a component that improves the rigidity and strength of glass and improves high-temperature solubility. Of course, it contributes to the improvement of the crystallization stability and the homogeneity of the glass. In particular, Al as a component that greatly contributes to the improvement of Young's modulus in glass₂O_ThreeWhen a large amount of is introduced, it is necessary to add CaO to improve the stabilization of the glass structure and to lower the high temperature viscosity and facilitate melting. However, if the content is less than 8%, the crystallization stability of the glass is remarkably reduced, whereas if it exceeds 30%, the Young's modulus of the glass tends to be low. Therefore, the content of CaO is suitably in the range of 8-30%, preferably in the range of 10-27%.
[0054]
Y₂O_ThreeIs a component added to improve the Young's modulus of the glass, increase the crystallization stability, and improve the durability and high-temperature melting property. Especially to increase the Young's modulus of glass₂O_ThreeAl is introduced into glass.₂O_ThreeY as an auxiliary melting agent₂O_ThreeIs valid. For example, more than 25% Al₂O_ThreeY is introduced into the glass₂O_ThreeBy adding as an auxiliary melting agent, a homogeneous glass can be produced. But Y₂O_ThreeIs relatively expensive, Y₂O_ThreeThe content of is up to 15% depending on the required physical properties of the glass, and is preferably a relatively small amount. But Y₂O_ThreeWhen there is too little content of, the high temperature solubility of glass will also deteriorate and a specific elastic modulus will also fall. So Y₂O_ThreeThe lower limit of the content is suitably 2%. Y₂O_ThreeThe content of is suitably in the range of 2 to 15%, preferably in the range of 3 to 12%.
[0055]
MgO has the effect of improving the rigidity and strength of glass, improving the high-temperature solubility, contributing to the improvement of glass crystallization stability and glass homogeneity, and also increasing the specific elastic modulus. Therefore, it can be added as desired. However, if the MgO content exceeds 20%, a large amount of the essential component CaO cannot be added, and the crystallization stability of the glass tends to decrease. Therefore, the upper limit of the MgO content is suitably 20%. In order to obtain a clear addition effect of MgO, the content is preferably 5% or more.
[0056]
TiO₂Works as both a glass skeleton-forming component and a modifying component, lowers the high-temperature viscosity of glass, improves its meltability, and stabilizes the structure and increases its durability. TiO₂When introduced into glass as a component, the specific gravity of the glass does not increase so much, whereas the Young's modulus of the glass can be greatly improved. However, CaO-Al₂O_Three-SiO₂Too much TiO for the base oxide glass₂When the is introduced, the tendency of phase separation of the glass becomes stronger, and on the contrary, there is a tendency to deteriorate the crystallization stability and homogeneity of the glass. Therefore, the content is suitably 25% or less, preferably 20% or less. TiO₂From the viewpoint of obtaining the effect of TiO₂The content of is suitably 1% or more.
[0057]
Li₂O is a component that mainly lowers the high temperature viscosity of glass to facilitate melting. Especially Al₂O_ThreeIf the content of₂If O is introduced, it is very effective for homogenizing the glass. However, if the content is too large, the durability of the glass also deteriorates and the Young's modulus tends to decrease. So, Li₂The O content is suitably 15% or less, preferably 12% or less. Li₂In order to obtain a clear addition effect of O, the content is preferably set to 1.5% or more.
[0058]
As₂O_ThreeAnd Sb₂O_ThreeIs a component added as a defoaming agent in order to homogenize the glass. Appropriate amount of As according to the high temperature viscosity of each glass₂O_ThreeAnd Sb₂O_ThreeOr As₂O_Three+ Sb₂O_ThreeWhen glass is added to glass, a more homogeneous glass is obtained. However, if the amount of the defoaming agent is too large, the specific gravity of the glass tends to increase and the specific elastic modulus tends to decrease, and there is also a tendency to react with the melting platinum crucible and damage the crucible. Therefore, the addition amount is suitably 3% or less, preferably 2% or less. In addition, in order to acquire the clear addition effect of these defoaming agents, it is preferable to make the content into 0.2% or more.
[0059]
P₂O_Five, V₂O_Five, B₂O_Three, Cr₂O_Three, ZnO, SrO, NiO, CoO, Fe₂O_ThreeOther components such as CuO are components added when adjusting the high-temperature melting property and physical properties of the glass. For example, a small amount of P₂O_FiveWhen glass is introduced into the glass, the specific elastic modulus of the glass does not change significantly, whereas the high temperature viscosity of the glass becomes considerably low, so the effect of facilitating the melting of the glass is great. Also, a small amount of V₂O_Five, Cr₂O_ThreeWhen a colorant such as CuO or CoO is added to the glass, the glass has infrared absorption characteristics, and the heat treatment of the magnetic film by heating lamp irradiation can be effectively performed. ZnO + SrO + NiO + CoO + FeO + CuO + Fe₂O_Three+ Cr₂O_Three+ B₂O_Three+ P₂O_Five+ V₂O_FiveFrom the viewpoint of adjusting the mechanical and thermal properties of the glass, the total of is suitably 5% or less.
In addition to the above components, impurities in the raw material, such as Fe₂O_ThreeAnd Cl, F, SO as glass fining agents_ThreeEven if each is contained up to 1%, the intended physical properties of the glass of the present invention are not substantially impaired.
[0060]
Glass according to claims 11-13.
The glass according to claim 11 of the present invention is a glass for a substrate having a Young's modulus of 110 GPa or more.
If the Young's modulus is less than 110 GPa, when the substrate is rotated at a speed of 7200 rpm or more, the influence of the deflection of the substrate due to wind force becomes large, resulting in problems such as inability to obtain the flying stability of the head, and stable recording and reproduction. The problem is that it cannot be done. The Young's modulus is preferably 120 GPa or more, and more preferably 130 GPa or more, from the viewpoint that the flying stability of the head can be obtained. The higher Young's modulus is preferable, but practically it is about 150 GPa or less.
[0061]
The glass according to claim 12 is a glass capable of having a surface roughness (Ra) of 9 angstroms or less in addition to a Young's modulus of 110 GPa or more. Higher surface smoothness makes it possible to lower the flying height of the head to increase the density of the magnetic disk. By making the surface roughness (Ra) 9 angstroms or less, the flying height can be lowered more than the conventional one. Become. In order to further increase the density of the magnetic disk, it is preferable that the glass has a surface roughness (Ra) of 6 angstroms or less.
[0062]
The glass of claim 13 is a glass having a transition point temperature higher than 700 ° C. in addition to having a Young's modulus of 110 GPa or more and / or a surface roughness (Ra) of 9 angstroms or less. Since the transition point temperature is higher than 700 ° C., a substrate having higher heat resistance than that of a conventional substrate can be provided in addition to a reduction in deflection, and a magnetic disk having improved magnetic properties such as coercive force is provided. be able to.
The glass of Claims 14-16 can be mentioned as a specific example of the glass which has the characteristic of Claims 11-13. In order to satisfy the characteristics described in claims 11 to 13, these glasses have an oxide glass composed of a cation having a small ionic radius, a strong chemical bonding force, and a high packing density in a glass structure. It has become.
[0063]
The glass according to claim 14-16.
SiO₂Acts as an oxide for forming a glass network structure, and stabilizes the glass structure, that is, increases the crystallization stability against devitrification. Also Al₂O_ThreeBy combining with an intermediate oxide such as the above, the mechanical properties required for the magnetic recording medium substrate such as the strength and rigidity of the glass can be increased, and the heat resistance of the glass can also be improved. However, more than 60% SiO as the main component of glass₂The glass composition introduced with Al is a component that contributes to improving the impact resistance and mechanical strength of glass.₂O_ThreeIn order to develop glass with a higher Young's modulus, SiO₂It is necessary to keep the content of no more than 60%. In contrast, SiO too₂If the content of is suppressed to be small, for example, if it is less than 30%, the crystallization stability of the glass is considerably deteriorated, and a glass that is stable enough for mass production cannot be produced. So SiO₂The content of is in the range of 30-60%. In particular, it is preferably in the range of 32-55%.
[0064]
Al₂O_ThreeIs a component that contributes to the high heat resistance and durability of glass.₂At the same time, it is very important as a component that stabilizes the glass structure and increases its rigidity. In particular, Al₂O_ThreeIn SiO₂Is substituted into the glass, it has a great effect of entering the glass skeleton and increasing the Young's modulus and heat resistance of the glass as a skeleton-forming component. That is, Al₂O_ThreeIs an essential component for increasing the Young's modulus of glass and improving heat resistance. Al₂O_ThreeWhen exceeding 35% is introduced, the high-temperature meltability of the glass deteriorates, a homogeneous glass cannot be produced, and the crystallization stability of the glass also decreases. Therefore, the content is made 35% or less. In particular, the range of 1-30% is preferable.
[0065]
MgO is a component introduced to improve the rigidity and strength of the glass and improve the high-temperature solubility. Furthermore, MgO contributes to the improvement of crystallization stability and glass homogeneity. In particular, Al as a component that greatly contributes to the improvement of Young's modulus in glass₂O_ThreeWhen Mg is introduced in a large amount, MgO is a very important component in order to improve the stabilization of the glass structure and to facilitate melting by lowering the high temperature viscosity. However, when MgO exceeding 40% is introduced into the glass, a large amount of YO is added to increase the impact resistance and strength of the glass.₂O_ThreeOr Al₂O_ThreeIn the glass in which is introduced, crystallization stability sufficient for mass production cannot be obtained. Accordingly, the MgO content is suitably in the range of 0-40%. In particular, the MgO content is preferably in the range of 5-35%.
[0066]
Y₂O_Three, La₂O_Three, CeO₂, Pr₂O_Three, Nd₂O_Three, Sm₂O_Three,EU₂O_Three, Gd₂O_Three, Tb₂O_Three, Dy₂O_Three, Ho₂O_Three, Er₂O_Three, Tm₂O_Three, Yb₂O_ThreeRare earth metal oxides such as are components added to improve the Young's modulus of glass, increase crystallization stability, and improve durability and high-temperature meltability. Especially to increase the bending strength and impact resistance of glass₂O_ThreeAl is introduced into glass.₂O_ThreeThe role of rare earth metal oxides as a co-melting agent cannot be ignored. For example, 20% or more Al₂O_ThreeY is introduced into the glass₂O_ThreeIs an essential component for producing homogeneous glass. However, since rare earth metal oxides are relatively expensive, it is preferable to introduce as little rare earth metal oxide as possible according to the desired Young's modulus. If the amount of rare earth metal oxide added is too large, the Young's modulus of the glass increases, but the specific gravity also increases greatly. On the other hand, when an appropriate amount of rare earth metal oxide is introduced into the glass, it greatly contributes to the improvement of the glass Young's modulus. Therefore, the total content of rare earth metal oxides is suitably in the range of 1-27% depending on the Young's modulus required for the glass used as the magnetic disk substrate. In particular, the total content of rare earth metal oxides is preferably in the range of 2-20%.
[0067]
Li₂O is a very useful component for improving the high-temperature solubility of glass. In addition, a small amount of Li₂When O is introduced, the Young's modulus of the glass does not change much, but there is an advantage that the specific gravity can be greatly reduced. Even a small amount of Li₂Glass introduced with O can be chemically strengthened by ion exchange, which is advantageous in producing high-strength glass. But Li₂If the amount of O introduced is too large, the crystallization stability of the glass tends to decrease. So, Li₂The amount of O introduced is preferably 15% or less. Li₂From the viewpoint of obtaining the addition effect of O 2, Li₂The O 2 content is suitably 2% or more.
From the viewpoint of improving the crystallization stability of the glass and improving the homogeneity, durability and high temperature meltability of the glass, Li₂O + MgO + Y₂O_Three+ La₂O_Three+ CeO₂+ Pr₂O_Three+ Nd₂O_Three+ Sm₂O_Three+ Eu₂O_Three+ Gd₂O_Three+ Tb₂O_Three+ Dy₂O_Three+ Ho₂O_Three+ Er₂O_Three+ Tm₂O_Three+ Yb₂O_ThreeSuitably> 25%.
[0068]
TiO₂Works as both a glass skeleton-forming component and a modifying component, lowers the high-temperature viscosity of glass, improves its meltability, and stabilizes its structure and increases its durability. TiO₂When introduced into glass as a component, the specific gravity of the glass does not increase so much, whereas the Young's modulus of the glass can be greatly improved. Especially MgO and Al₂O_ThreeFor glass that introduces a lot of TiO₂Improves the high-temperature melting and crystallization stability of glass, Al₂O_ThreeIt can be greatly expected that the Young's modulus of the glass will be increased by combining with. However, too much TiO₂If s is introduced, the phase separation tendency of the glass becomes stronger, which may deteriorate the crystallization stability of the glass and its homogeneity. So, TiO₂The content of is suitably 20% or less. In particular, it is preferably 15% or less. TiO₂From the viewpoint of obtaining the addition effect of TiO₂The content of is suitably 2% or more.
[0069]
ZrO₂Is a component added mainly to increase the durability and rigidity of the glass. A small amount of ZrO₂When added, there is an effect of improving the glass heat resistance, and the crystallization stability against devitrification of the glass is also improved. However, more than 8% of ZrO₂When the is introduced, the high-temperature solubility of the glass is remarkably deteriorated, the surface smoothness of the glass is also deteriorated, and the specific gravity is also increased. So ZrO₂The content of is preferably 8% or less, and more preferably 6% or less. ZrO₂From the viewpoint of obtaining the addition effect of ZrO₂The content of is suitably 0.5% or more.
[0070]
CaO, ZnO, NiO and Fe₂O_ThreeIs a component introduced mainly to improve the high-temperature melting property and crystallization stability of glass. These components have a large cation radius and, when mixed with MgO and introduced into glass, have the effect of improving crystallization stability. However, if the amount introduced is too large, the specific gravity of the glass also increases and the Young's modulus tends to decrease. Therefore, CaO, ZnO, NiO and Fe₂O_ThreeThe total content of is preferably 15% or less, and more preferably 12% or less. From the viewpoint of obtaining the effect of adding these components, the total content is suitably 1% or more.
[0071]
As₂O_ThreeAnd Sb₂O_ThreeIs a component added as a defoaming agent in order to homogenize the glass. Appropriate amount of As according to the high temperature viscosity of each glass₂O_ThreeAnd Sb₂O_ThreeOr As₂O_Three+ Sb₂O_ThreeAdd more to the glass to obtain a more homogeneous glass. However, if the amount of these defoaming agents added is too large, the specific gravity of the glass tends to increase and the Young's modulus tends to decrease, and there is a possibility that the melting crucible reacts and damages the crucible. So, As₂O_Three+ Sb₂O_ThreeIs preferably 2% or less, and more preferably 1.5% or less.
[0072]
SrO, CoO, CuO, Cr₂O_Three, B₂O_Three, P₂O_Five, V₂O_FiveThese components are all added when adjusting the high-temperature solubility and physical properties of glass. For example, a small amount of P₂O_FiveWhen glass is introduced into glass, the Young's modulus of the glass is not significantly changed, whereas the high temperature viscosity of the glass is considerably lowered, so that the effect of facilitating melting of the glass is great. Also, a small amount of V₂O_Five, Cr₂O_ThreeZnO + SrO + NiO + CoO + FeO + can be added to the glass by adding colorants such as CuO, CoO, etc. CuO + Cr₂O_Three+ B₂O_Three+ P₂O_Five+ V₂O_FiveFrom the viewpoints of improving the high-temperature melting property of the glass and adjusting the mechanical and thermal properties of the glass, it is appropriate that the total is 5% or less.
[0073]
In addition to the above basic components, impurities in the raw materials such as Cl, F, and SO that become glass fining agents_ThreeEven if each is contained up to 1%, the gist of the glass composition of the present invention is not impaired.
[0074]
Claim 1 8 ~ 1 9 Glass described in
This glass is Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Y, Zr, Nb, Mo, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, For an information recording medium comprising 3 to 30 mol% of an oxide of one or more metals selected from the group consisting of Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Hf, Ta and W It is glass.
As described above, the oxides of Y and Ti contribute to the improvement of Young's modulus. However, the adoption of these materials adopts materials that have a high dielectric constant and increase the glass packing density when introduced into glass. This is based on the theoretical idea of the present inventors to increase the Young's modulus of the glass. Similarly, a relatively high Young's modulus (for example, 90 Gpa or more) can be obtained by appropriately introducing the metal oxides listed above in the range of 3 to 30 mol%, which can improve the packing density of the glass when introduced. Can be obtained. Such a glass is very suitable for a substrate for an information recording medium such as a magnetic disk. When the amount of the metal oxide introduced is less than 3 mol%, the Young's modulus of the glass is insufficiently improved. In addition, when the amount of the metal oxide introduced exceeds 30 mol%, it depends on the type of metal, but it deteriorates the crystal stability and homogeneity of the glass, or the specific gravity is greatly increased to increase the specific modulus. It is not preferable because of lowering. The lower limit of the amount of the metal oxide introduced is preferably 5 mol%, more preferably 10 mol% from the viewpoint of improving Young's modulus. The upper limit of the amount of the metal oxide introduced is preferably 25 mol%, more preferably 20 mol%, from the viewpoints of glass crystal stability, homogeneity, and specific modulus.
[0075]
Glass and substrate manufacturing method
The glass of the present invention can be produced by a known production method. For example, a high-temperature melting method, that is, a predetermined proportion of glass raw material is melted in the air or in an inert gas atmosphere, homogenized by bubbling, addition of a defoaming agent, stirring, etc. A plate glass can be obtained by such a method. Thereafter, processing such as grinding and polishing is performed to obtain a magnetic recording medium substrate having a desired size and shape. In polishing, lapping and polishing with polishing powder such as cerium oxide can be performed to make the surface roughness (Ra) in the range of 3 to 5 angstroms, for example.
[0076]
Since the glass of the present invention is excellent in heat resistance, surface smoothness, chemical durability, optical properties and mechanical strength, it is a substrate for an information recording medium such as a magnetic disk, a glass substrate for an optical magnetic disk, an optical disk, etc. It can be suitably used as a glass substrate for electro-optics, a heat-resistant substrate for a low-temperature polycrystalline silicon liquid crystal display device that is gasified as a next-generation LCD, or a glass substrate for electrical or electronic components.
[0077]
Description of magnetic disk
The magnetic disk of the present invention has at least a magnetic layer on the substrate made of the glass of the present invention.
The magnetic disk (hard disk) of the present invention is a magnetic disk (hard disk) in which at least a magnetic layer is formed on the main surface of the glass substrate of the present invention, which will be described below.
Examples of layers other than the magnetic layer include an underlayer, a protective layer, a lubricating layer, and an unevenness control layer from the functional aspect, and are formed as necessary. Various thin film forming techniques are used to form these layers.
The material of the magnetic layer is not particularly limited. Examples of the magnetic layer include a Co-based material, a ferrite-based material, and an iron-rare earth-based material. The magnetic layer may be either a horizontal magnetic recording or a perpendicular magnetic recording magnetic layer.
Specific examples of the magnetic layer include magnetic thin films such as CoPt, CoCr, CoNi, CoNiCr, CoCrTa, CoPtCr, CoNiCrPt, CoNiCrTa, CoCrPtTa, and CoCrPtSiO containing Co as a main component. Moreover, it is good also as a multilayer structure which divided | segmented the magnetic layer by the nonmagnetic layer and aimed at noise reduction.
[0078]
The underlayer in the magnetic layer is selected according to the magnetic layer. As the underlayer, for example, at least one material selected from non-magnetic metals such as Cr, Mo, Ta, Ti, W, V, B, and Al, or oxides, nitrides, and carbides of these metals For example, an underlying layer. In the case of a magnetic layer containing Co as a main component, Cr alone or a Cr alloy is preferable from the viewpoint of improving magnetic properties. The underlayer is not limited to a single layer, and may have a multi-layer structure in which the same or different layers are stacked. For example, a multilayer underlayer such as Al / Cr / CrMo, Al / Cr / Cr, or the like can be given.
[0079]
Further, an unevenness control layer for preventing the magnetic head and the magnetic disk from adsorbing may be provided between the substrate and the magnetic layer or above the magnetic layer. By providing the unevenness control layer, the surface roughness of the magnetic disk is adjusted appropriately, so that the magnetic head and the magnetic disk are not attracted, and a highly reliable magnetic disk can be obtained. Various materials and methods for forming the unevenness control layer are known and are not particularly limited. For example, as the material of the unevenness control layer, at least one metal selected from Al, Ag, Ti, Nb, Ta, Bi, Si, Zr, Cr, Cu, Au, Sn, Pd, Sb, Ge, Mg, etc. Or an alloy thereof, or an underlayer made of an oxide, nitride, carbide, or the like thereof. From the viewpoint of easy formation, it is desirable that the metal is mainly composed of Al, such as Al alone, Al alloy, Al oxide, and Al nitride.
[0080]
In consideration of head stiction, the surface roughness of the unevenness forming layer is preferably Rmax = 50 to 300 angstroms. A more preferable range is Rmax = 100 to 200 angstroms. When Rmax is less than 50 angstroms, the magnetic disk surface is almost flat, so the magnetic head and the magnetic disk are attracted, the magnetic head and the magnetic disk are attracted, the magnetic head and the magnetic disk are damaged, or the head crashes due to the adsorption. This is not preferable. On the other hand, when Rmax exceeds 300 angstroms, the glide height (glide height) is increased and the recording density is lowered.
In addition, without providing an unevenness control layer, the glass substrate surface may be provided with unevenness by means such as etching treatment or laser light irradiation, and textured.
[0081]
Examples of the protective layer include a Cr film, a Cr alloy film, a carbon film, a zirconia film, and a silica film. These protective films can be continuously formed by an in-line type sputtering apparatus or the like together with the underlayer and the magnetic layer. Further, these protective films may be a single layer, or may be a multilayer structure composed of the same or different films.
Another protective layer may be formed on the protective layer or instead of the protective film. For example, colloidal silica fine particles are dispersed and coated in a tetraalkoxylane diluted with an alcohol solvent on the protective layer, and then fired to form silicon oxide (SiO 2).₂) A film may be formed. In this case, it functions as both a protective film and an unevenness control layer.
Various proposals have been made for the lubricating layer, but in general, perfluoropolyether, which is a liquid lubricant, is diluted with a solvent such as Freon, and the surface of the medium is dipped, spin-coated, or sprayed. The film is applied by heat treatment as necessary.
[0082]
【Example】
The following examples further illustrate the present invention.
Tables 1 to 5 show the glass compositions of Examples 1 to 61 in mol%, and Tables 6 to 13 show the glass compositions of Examples 100 to 190 in mol%.
As a starting material for melting these glasses, SiO₂, Al₂O_Three, Al (OH)_Three, MgO, CaCO_Three, Y₂O_Three, TiO₂, ZrO₂, Li₂CO_ThreeEtc., weigh 250 to 300 g at the predetermined ratios shown in Tables 1 to 12, mix well to form a blended batch, place it in a platinum crucible, and glass in air at 1550 ° C. for 3 to 5 hours Was dissolved. After melting, the glass melt is poured into a carbon mold having a size of 180 × 15 × 25 mm or φ67 mm × 5 mm, allowed to cool to the glass transition temperature, and immediately put into an annealing furnace. After annealing for an hour, it was allowed to cool to room temperature in the furnace. The obtained glass did not precipitate crystals that could be observed with a microscope.
[0083]
A 180 × 15 × 25 mm glass was polished to 100 × 10 × 10 mm, 10 × 10 × 20 mm, and then used as a measurement sample for Young's modulus, specific gravity, and DSC. A disk glass of φ67 mm × thickness 5 mm was polished to φ65 × thickness 0.5 mm to obtain a surface roughness measurement sample. The DSC was measured by polishing 10 × 1 × 20 mm plate glass to 150 mesh powder, weighing 50 mg into a platinum pan, and using a MAC-3300 DSC apparatus. The Young's modulus was measured by an ultrasonic method using a 100 × 10 × 10 mm sample.
About the glass of Examples 1-61, the data of the surface roughness, specific gravity, Young's modulus, specific elastic modulus, and transition point temperature which were obtained by measurement were shown to Tables 1-5 with the composition of glass.
Further, the obtained glass was cut into a disk shape and the main surface was polished with cerium oxide to obtain a magnetic disk substrate having an outer circle radius of 32.5 mm, an inner circle radius of 10.0 mm, and a thickness of 0.43 mm. . The measurement results of the deflection of the obtained substrate are also shown in Tables 1-5.
Moreover, about the glass of Examples 100-190, the data of the surface roughness obtained by the measurement, the Young's modulus, and the transition temperature were shown to Tables 6-13 with the composition of glass.
For comparison, the ion exchange glass substrate disclosed in JP-A-1-239036 and the glass substrate described in JP-A-7-187711 are referred to as Comparative Examples 1 and 2, respectively, and the composition and characteristics are described in Table 5. To do.
[0084]
[Table 1]

[0085]
[Table 2]

[0086]
[Table 3]

[0087]
[Table 4]

[0088]
[Table 5]

[0089]
[Table 6]

[0090]
[Table 7]

[0091]
[Table 8]

[0092]
[Table 9]

[0093]
[Table 10]

[0094]
[Table 11]

[0095]
[Table 12]

[0096]
[Table 13]

[0097]
As apparent from Tables 1 to 13, the glasses of Examples 1 to 61 and 100 to 190 have a high glass transition point, so that they have a heat resistance enough to cope with a desired heat treatment (usually 700 ° C. or lower). You can see that there is sex. In particular, since the strength properties of glass such as Young's modulus and / or specific elastic modulus are large, when used as a substrate for a magnetic recording medium, even when this glass substrate rotates at high speed, the substrate is less likely to warp or shake. It can be seen that the substrate can be made thinner. Further, the apparent roughness (Ra) of these glasses can be polished to 5 angstroms or less, and since the flatness is excellent, the magnetic head can be lowered. Further, the glasses of Examples 1 to 61 have a small deflection. Therefore, the glass of the present invention is useful as a glass substrate for a magnetic recording medium.
[0098]
On the other hand, although the chemically strengthened glass substrate of Comparative Example 1 is excellent in surface smoothness and flatness, it is considerably inferior to the glass substrate of the present invention in strength properties such as heat resistance and specific elastic modulus. Accordingly, when the magnetic recording medium is manufactured, the heat treatment for the magnetic layer to obtain a high coercive force cannot be sufficiently performed, and a magnetic recording medium having a high coercive force cannot be obtained. 30 × 10⁶Glass with a low specific modulus of elasticity of about Nm / kg cannot cope with thinning because the substrate warps and bends greatly.
Moreover, the crystallized glass substrate of Comparative Example 2 is inferior to the glass of the present invention in terms of specific elastic modulus and smoothness. In particular, since the smoothness of the substrate is impaired by the presence of large crystal grains, high density recording cannot be achieved.
The glass of the present invention has Young's modulus, high specific elastic modulus, and high heat resistance, and is extremely useful as a magnetic disk substrate.
[0099]
Hard disk manufacturing method
As shown in FIG. 1, a magnetic disk 1 is formed on a glass substrate 2 made using the glass of Example 1 above, in order, an unevenness control layer 3, an underlayer 4, a magnetic layer 5, a protective layer 6, and a lubricating layer. 7 is formed.
Specifically, each layer is processed on a disk having an outer circle radius of 32.5 mm, an inner circle radius of 10.0 mm, and a thickness of 0.43 mm. Both main surfaces have a surface roughness of Ra. = 4 angstroms and Rmax = 40 angstroms are precision polished.
The unevenness control layer is an AlN thin film having an average roughness of 50 angstroms, a surface roughness Rmax of 150 angstroms, and a nitrogen content of 5 to 35%.
The underlayer is a CrV thin film having a thickness of about 600 angstroms, and the composition ratio is Cr: 83 at% and V: 17 at%.
The magnetic layer is a CoPtCr thin film with a thickness of about 300 angstroms, and the composition ratios are Co: 76 at%, Pt: 6.6 at%, and Cr: 17.4 at%.
The protective layer is a carbon thin film having a thickness of about 100 Å.
The lubricating layer is formed by applying a lubricating layer made of perfluoropolyether on the carbon protective layer by spin coating to a thickness of 8 angstroms.
[0100]
Next, a method for manufacturing a magnetic disk will be described.
First, the glass manufactured in Example 1 was ground on a disk having an outer circle radius of 32.5 mm, an inner circle radius of 10.0 mm, and a thickness of 0.5 mm, and both main surfaces had a surface roughness of Ra = 4 angstroms, The glass substrate for a magnetic disk is obtained by precision polishing so that Rmax = 40 angstroms.
Next, after the glass substrate is set on a substrate holder, the glass substrate is fed into a preparation chamber of an in-line sputtering apparatus. Subsequently, the holder on which the glass substrate is set is fed into the first chamber in which the Al target is etched, the pressure is 4 mtorr, the substrate temperature is 350 ° C., and Ar + N.₂Gas (N₂= 4%) Sputtering is performed in an atmosphere. As a result, an AlN thin film (unevenness forming layer) having a surface roughness Rmax = 150 Å and a film thickness of 50 Å was obtained on the glass substrate.
Next, the holder on which the glass substrate on which the AlN film is formed is set in a second chamber in which a CrV (Cr: 83 at%, V: 17 at%) target is installed, CoPtCr (Co: 76 at%, Pt: 6. (6 at%, Cr: 17.4 at%) The film is successively deposited into the third chamber in which the target is placed, and a film is formed on the substrate. These films are sputtered in an Ar atmosphere at a pressure of 2 mtorr and a substrate temperature of 350 ° C. to obtain a CrV underlayer having a thickness of about 600 Å and a CoPtCr magnetic layer having a thickness of about 300 Å.
[0101]
Next, the laminate on which the unevenness control layer, the underlayer, and the magnetic layer are formed is sent to a fourth chamber provided with a heater for heat treatment. At this time, heat treatment is performed in an atmosphere of Ar gas (pressure 2 mtorr) in the fourth chamber.
Send the above substrate to the 5th chamber where the carbon target is installed, Ar + H₂Gas (H₂= 6%) A carbon protective layer having a film thickness of about 100 Å is obtained under the same film formation conditions as the CrV underlayer and CoPtCr magnetic layer except that the film is formed in an atmosphere.
Finally, the substrate after the formation of the carbon protective layer is taken out from the in-line sputtering apparatus, and a perfluoropolyether is applied to the surface of the carbon protective layer by dipping to form a lubricating layer having a thickness of 8 angstroms. I got a magnetic disk.
Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments.
[0102]
【The invention's effect】
By using the glass of the present invention, 36 × 10⁶It has a high specific modulus of Nm / kg or more or a Young's modulus of 110 GPa or more and a high transition temperature (high heat resistance) of 700 ° C. or more, and excellent surface smoothness (surface roughness Ra <9 angstroms). In addition, a glass substrate having high strength can be provided. In addition, since the glass of the present invention is excellent in heat resistance, it can be subjected to heat treatment necessary for improving the characteristics of the magnetic film without deformation of the substrate, and since it is excellent in flatness, the magnetic head has low flying height, that is, high density. Since recording can be achieved and the specific modulus and strength are large, the magnetic disk can be thinned and damage to the magnetic disk can be avoided. Furthermore, it can be obtained relatively stably as glass, and since it is easy to produce on an industrial scale, it can be highly expected as an inexpensive substrate glass for next-generation magnetic recording media.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a magnetic disk capable of high-density recording that can cope with a low flying height of the magnetic head, and a magnetic disk that can avoid damage even if it is thinned.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a magnetic disk 1 in which a concavity and convexity control layer 3, an underlayer 4, a magnetic layer 5, a protective layer 6 and a lubricating layer 7 are sequentially formed on a glass substrate 2. FIG.

Claims (10)

As an oxide constituting the glass, expressed in mol%, SiO ₂ : 25-52%, Al ₂ O ₃ : 5-35%, MgO: 15-45%, Y ₂ O ₃ : 0-17%, TiO ₂ : 0-25%, ZrO ₂ : 0-8%, CaO: 1-30%, Y ₂ O ₃ + TiO ₂ + ZrO ₂ + CaO: 5-30%, B ₂ O ₃ + P ₂ O _5: have a composition which is 0-5%, and the ratio of glass, wherein the elastic modulus Ri der 36 × 10 ⁶ Nm / kg or more, and a substrate for a magnetic disk. As ₂ O ₃ + Sb ₂ O ₃ : 0-3%, and ZnO + SrO + NiO + CoO + FeO + CuO + Cr ₂ O ₃ + Fe ₂ O ₃ + B ₂ O ₃ + P ₂ O ₅ + V ₂ O _5: 0-5% further glass according to claim 1 containing. The composition of SiO ₂ : 25-50%, Al ₂ O ₃ : 10-37%, MgO: 5-40%, TiO ₂ : 1-25% the a glass, wherein the specific elastic modulus Ri der 36 × 10 ⁶ Nm / kg or more, and a substrate for a magnetic disk. Y ₂ O ₃ : 0-17%, ZrO ₂ : 0-8%, CaO: 0-25%, As ₂ O ₃ + Sb ₂ O ₃ : 0-3%, and ZnO + SrO + NiO + CoO + FeO The glass according to claim 3 , further comprising: + CuO + Fe ₂ O ₃ + Cr ₂ O ₃ + B ₂ O ₃ + P ₂ O ₅ + V ₂ O ₅ : 0-5%. As oxides constituting glass, expressed in mol%, SiO ₂ : 25-50%, Al ₂ O ₃ : 20-40%, CaO: 8-30%, Y ₂ O ₃ : 2-15% has a certain composition, glass, characterized in that specific elastic modulus Ri der 36 × 10 ⁶ Nm / kg or more, and a substrate for a magnetic disk. _{MgO: 0-20%, TiO 2:} 0-25%, Li 2 O: 0-12%, As 2 O 3 + Sb 2 O 3: 0-3%, and ZnO + SrO + NiO + CoO + FeO + The glass according to claim 5 , further comprising CuO + Fe ₂ O ₃ + Cr ₂ O ₃ + B ₂ O ₃ + P ₂ O ₅ + V ₂ O ₅ : 0-5%. The glass according to any one of claims 1 to 6 , wherein Young's modulus is 110 GPa or more. The glass according to any one of claims 1 to 7, having a transition point temperature higher than 700 ° C.  The glass substrate for magnetic discs which consists of a glass of any one of Claims 1-8. A magnetic disk having at least a magnetic layer on the glass substrate according to claim 9 .

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